Projets

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

L’Observatoire Européen Austral mène la conception du European Extremely Large Telescope (E-ELT), un télescope de 39m de diamètre, afin de doter l'Europe du plus grand œil sur l'univers jamais construit, sa première lumière étant prévue en 2022. L'E-ELT sera le premier télescope dépendant entièrement de l'optique adaptative (OA), une technique instrumentale pour la correction dynamique d’aberrations dans un système optique, utilisée sur les télescopes astronomiques pour compenser, en temps-réel, l'effet de la turbulence atmosphérique. Les deux instruments de première lumière: ELT-CAM (un imageur à grand champ) et ELT-IFU (un spectrographe intégral de champ) sont tous deux conçus pour être couplés à des modules d‘OA. Le partenariat PHASE, rassemblant la plupart des acteurs français de l’OA est l'un des contributeurs principaux aux modules d’OA, étant fortement impliqué dans les deux consortiums choisis pour mener les études de conception finales de ces deux instruments. La plateforme hétérogène de développement pour les systèmes d’OA (COMPASS) doit fournir à la communauté PHASE des moyens puissants pour l'élaboration de ces deux modules dont les phases finales de conception commenceront en 2012. Basée sur une intégration totale du logiciel avec le matériel et en s'appuyant sur une architecture haute performance hétérogène, la plate-forme COMPASS sera utilisée pour effectuer des simulations réalistes du comportement et des performances des systèmes d’OA ainsi que pour concevoir et tester de nouveaux concepts pour le calculateur temps-réel (RTC), un composant essentiel de tout système d’OA. Il fournira également des outils de décision essentiels pour optimiser la conception opto-mécanique des instruments qui seront développés. La simulation d'un système d’OA est intrinsèquement multi-physique impliquant les modèles de turbulence atmosphérique, la reconstruction tomographique ou encore la théorie du contrôle. En outre, des simulations complètes d’observations avec l’E-ELT sont des applications de calcul intensif et en tant que tels de bons candidats pour l’utilisation des accélérateurs matériels tels que les processeurs multi-coeurs. Parmi ces accélérateurs, l’architecture CUDA a été conçue pour fournir des processeurs graphiques (GPU) équipés de fonctionnalités compatibles avec le HPC. La plate-forme proposée s'appuiera sur une architecture évolutive hétérogène, basé sur les GPU comme accélérateurs et utilisant des composants du commerce, capables de fournir la puissance de calcul suffisante pour un coût raisonnable. L'objectif principal du projet COMPASS est de fournir une plate-forme de développement complète pour l’OA à la communauté PHASE, capable de s’attaquer à l'échelle de l’E-ELT et comprenant un noyau temps réel qui peut être directement intégré à un système réel. En outre, l'un des thèmes clés de ce projet est le développement d'un prototype d'acquisition et de traitement d'image à faible latence, dédiée aux systèmes d’OA et pleinement intégrée dans l’environnement de simulation. L'objectif du projet COMPASS est de mener des développements le long de quatre axes principaux: la modélisation de l’OA, le contrôle temps-réel pour l’OA, l'acquisition d'image à faible latence et la conception d’instruments pour l'E-ELT. Bien que ces développements soient principalement motivés par les besoins de l'instrumentation de l’E-ELT, ils pourraient avoir d'autres applications comme le traitement en temps-réel des flux d'images pour la détection, la reconnaissance et l'identification dans la surveillance et d’autres domaines tels que la défense, l'industrie, la sécurité ou la chirurgie. Ce projet permettra de fédérer les efforts de différentes équipes aux compétences complémentaires allant de l'informatique de haute performance aux systèmes d’AO et à l'astrophysique autour d'une plate-forme de développement de haute performance. Des retombées dans chacun de ces domaines sont attendus d'une telle collaboration multi-disciplinaire.

Pour de nombreuses applications telles que le chauffage radiatif, le séchage ou encore la production d’énergie thermophotovoltaïque, il est nécessaire de disposer de sources de rayonnement InfraRouge (IR). Dans ce projet, l’objectif visé est la détection spectroscopique de l’absorption à 4.25µm par le CO2, pour des applications de domotique en collaboration avec la société Delta Dore. La plupart des applications citées ont besoin de sources quasimonochromatiques. Alors que les diodes électroluminescentes s’imposent dans le domaine de l’éclairage du fait de leur excellent rendement énergétique, leur rendement est au mieux de l’ordre de 10-4 dans l’infrarouge pour des raisons de physique fondamentale. La relaxation radiative d’un électron excité est beaucoup plus lente que la relaxation par émission de phonons. Cela explique que les sources IR disponibles soient encore des sources incandescentes. Il en résulte que la luminance est limitée par la luminance de corps noir à la température de la source, que le rendement énergétique est très inférieur à celui des diodes visibles, et que les sources sont incohérentes temporellement et spatialement, c’est-à-dire à spectre large et quasi isotropes. Ces propriétés ont longtemps été considérées comme intrinsèques à l’émission thermique de sorte que la seule voie de progrès semblait être de trouver un matériau ayant une émissivité voisine de 1 autour des longueurs d’onde souhaitées. Il a été montré récemment qu’il n’en est rien et qu’une source IR peut être directionnelle (cohérente spatialement) [Greffet2002] et avoir un spectre d’émission étroit (cohérence temporelle) [Shchegrov2000]. Ce changement de paradigme ouvre la porte à des sources IR incandescentes n’émettant qu’à la fréquence désirée et dans la direction souhaitée. De plus, on a appris à réaliser des absorbeurs parfaits extrêmement minces à l’aide de résonateurs. Il est donc possible de ne chauffer qu’un très faible volume de matière et néanmoins émettre autant qu’un corps noir. Ce constat permet d’envisager des sources ayant des pertes par convection et par conduction très réduites et par conséquent d’améliorer significativement le rendement énergétique. En résumé, en tirant parti des avancées de la nanophotonique pour le contrôle de l’émission spontanée, il apparaît possible de concevoir et fabriquer des sources IR incandescentes n’émettant que dans les directions et fréquences souhaitées et étant suffisamment minces pour autoriser une meilleure isolation thermique. Ceci permet d’envisager un fonctionnement à haute température pour une puissance fournie réduite. L’objectif du projet est double : 1) Concevoir, fabriquer et caractériser des microsources infrarouges directionnelles, de spectre contrôlé en technologie silicium dont la consommation a été diminuée d’un facteur 10 par rapport à l’état de l’art. 2) Intégrer cette microsource dans un capteur à gaz réalisé par la société Delta Dore pour des applications de détection de CO2. Le point de départ du projet est l’existence d’une microsource à membrane réalisé par le CEA (maîtrise des matériaux à 650 °C en technologie CMOS) et le savoir faire de Delta Dore en matière de capteurs. Pendant les 18 premiers mois, Delta Dore commencera le développemet du capteur tandis que CEA travaillera à l’isolation thermique de la source existante. En parallèle, INL et LCF travailleront au développement de sources innovantes directionnelles. Après un an, CEA fournira une première source à Delta Dore. Au bout de 18 mois, une solution technique innovante à base de cristaux photoniques ou de réseaux plasmoniques sera choisie. Dans la deuxième moitié du projet, la solution retenue sera intégrée au procédé de fabrication du CEA puis fournie à Delta Dore.

De nombreux processus biologiques ou chimiques font intervenir le transport de macromolécules à travers des canaux très étroits de taille nanométrique. Nous avons été les premiers en France à étudier ces processus sur des canaux naturels (dès 2003) puis sur des canaux artificiels obtenus en perçant des membranes ultraminces de SiC et Si3N4 avec un faisceau d’ions focalisé (FIB) et en utilisant une méthode simple de détection électrique du passage des molécules dans un pore. Nous souhaitons poursuivre ces recherches en développant les différents aspects : fabrication, détection, applications. Nous proposons d’abord de percer des nanopores dans des feuillets uniques de graphène par un système optimisé de faisceau d’ion Gallium ou d’Hélium, puis d’étudier son utilisation comme outil de séquençage ultra-rapide d’ADN et de protéines. Ce domaine que nous explorons depuis deux ans est en pleine explosion. Pour la détection nous souhaitons développer la détection optique et mécanique du passage de macromolécules dans un nanopore. La détection optique fait appel à l’utilisation de macromolécules fluorescentes ou luminescentes (luciférase) et à la modification de la surface des membranes de nitrure de silicium par dépôt de silicium ou d’or pour éclairer un pore sans lumière parasite en absorbant la lumière ou en empêchant sa propagation. La détection mécanique des forces exercées sur une macromolécule passant dans un nanopore s’effectue quand la macromolécule est reliée à un microscope à force atomique ou accrochée à une bille placée dans un piège optique. Nous proposons de mesurer le travail fourni à une macromolécule (dans des situations hors de l’équilibre thermodynamique) et d’utiliser les récentes relations de Jarzynski pour étudier le paysage énergétique exploré lors de la translocation. La technique de perçage de nanopores par faisceau d’ions focalisé permet de fabriquer des nanopores de façon contrôlée en grande quantité et d’envisager leur commercialisation pour la recherche et les applications. Nous envisageons des applications dans le domaine de la biologie (repliement des protéines) et des biotechnologies, hors de l’application au séquençage de l’ADN, très explorée. Nous nous sommes associés à une jeune entreprise issue de l’un des laboratoires partenaires pour étudier la fabrication par extrusion moléculaire de vecteurs pour la transfection d’ADN et la thérapie génique. L’application d’un champ électrique ou d’une pression force le passage d’un plasmide d’ADN (anionique) dans un nanopore de nitrure de silicium et met en sortie la molécule au contact d’une solution de polymère cationique. Il se forme alors un complexe de taille et de composition contrôlée ne contenant qu’une unité d’ADN par nanoparticule. Nous proposons sur le même principe d’extrusion moléculaire d’étudier la synthèse de polymères à travers un nanopore et de contrôler le dépliement et le repliement de protéines à l’aide de nanopores. Nous utiliserons en particulier un nouveau modèle expérimental, la luciférase, qui permet une détection optique de son transport et de son repliement fonctionnel à travers un nanopore. Nous espérons ainsi créer des objets et des procédés bio-mimétiques nouveaux permettant l’analyse, la manipulation et la synthèse de macromolécules ou d’assemblage macromoléculaires avec une résolution spatiale et temporelle inégalée.

Ce projet est focalisé sur l’étude, théorique et expérimentale, des propriétés optiques uniques de nanostructures d'or et de leur valorisation dans la conception de nouveaux dispositifs photoniques et plus précisément plasmonique. En effet, de telles nanostructures, après une bio-fonctionnalisation adéquate les transformant en biopuces, seront insérées dans un instrument optique afin d’en améliorer significativement les performances en tant que biocapteurs. Afin de réaliser une percée dans cette technologie, le projet démontrera qu'il est possible de profiter simultanément, dans un instrument optique bimodal, de l’amélioration de la sensibilité qui peut être obtenue tant en imagerie de résonance de plasmon de surface, SPRI (Surface Plasmon Resonance Imaging) que par diffusion Raman exaltée de surface, SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). Dans le système envisagé, la surface de la biopuce sera en effet simultanément analysée par: - SPRI, permettant la détection et la quantification en parallèle des bio-cibles capturées, sans marqueurs, en temps réel et à haut débit, - SERS, permettant l’identification non ambiguë des bio-cibles par analyse spectrales, concentrée uniquement sur les domaines d'intérêt délimités par les données issue du module SPRI. Des simulations des propriétés électromagnétiques de structures métallo-diélectriques seront conduites sur la base de codes informatiques hybrides, permettant de déterminer des structures optimales en termes de sensibilité en SPRI et d’exaltation électromagnétique locale en SERS. La modélisation prendra en compte de plus en plus de détails afin de se rapprocher des structures réelles. Ces structures seront fabriquées en utilisant la lithographie par faisceau d’électrons afin de démontrer expérimentalement leurs propriétés sur des surfaces de dimensions microniques à millimétriques, puis en développant la lithographie non-conventionnelle par nano-impression, afin de réaliser de grandes surfaces utiles, millimétriques à centimétriques, à faible coût pour un usage de routine. Des fonctionnalisations biochimiques transformeront ces structures en biopuces. Afin de prendre avantage de leur efficacité potentielle, les sondes biomoléculaires seront localisées précisément par rapport aux détails des nanostructures ; en particulier en mettant en œuvre des chimies sélectives sur deux types de matériaux, Au et SiO2, ou en s’appuyant sur les changements de densités surfaciques des couches mono-moléculaires au voisinage des zones angulaires des structures. Un prototype de système bimodal incluant la détection, la quantification et l’identification par SPRI et SERS sera développé par le partenaire industriel. La démonstration des capacités d’analyse de ce nouveau système, optimisé par nano-structuration pour amplifier les sensibilités, sera faite sur des applications sociétales capitales dans les domaines de la Santé et de la sécurité agro-alimentaire. Deux cas modèles seront étudiés : des biopuces à protéines pour le diagnostic précoce des cancers ainsi que la détection de contaminants biologiques et environnementaux dans la chaîne alimentaire. Pour atteindre de tels objectifs, un consortium regroupant des acteurs académiques et industriels ainsi qu’un groupe d’utilisateurs finaux s’est formé. Il est composé des groupes de «BioNanoPlasmonique» de l’Institut d’Optique à Palaiseau, du laboratoire Chimie, Structure et Propriétés de Biomatériaux et d’Agents Thérapeutiques de l’Université Paris Nord, de l’Institut d’Électronique Fondamentale et de sa Centrale de Technologies associée de l’Université Paris Sud, et de l’Institut des Nanotechnologies de Lyon ; tout quatre associé au CNRS. Le partenaire industriel, Horiba Jobin-Yvon, est un des leaders mondiaux dans les systèmes d’analyses biomoléculaires. La validation de l’instrument bimodal sera effectuée par un groupe d’utilisateurs, comprenant plusieurs hôpitaux publics (APHP et CHUs) ainsi que le pôle agro-alimentaire d’excellence Agro-ParisTech.

Pendant des décennies, les scientifiques pensaient que la paroi rigide entourant les bactéries (prokaryotes) était le seul facteur déterminant la forme cellulaire. Chez les organismes supérieurs (eukaryotes), il est connu depuis longtemps que les cellules possèdent un réseau de protéines filamenteuses, particulièrement les filaments d’actine, qui contrôlent cette forme cellulaire. Ce réseau complexe est connu sous le nom de « cytosquelette ». Très récemment, il a été montré que les bactéries possèdent également un cytosquelette dynamique qui joue un rôle important dans l’organisation spatiale de processus essentiellement associés à la croissance cellulaire. Dans ce projet de recherche fondamentale, nous proposons d’étudier le cytosquelette d’Actine (codé par les gènes mreB) lors du développement, en phase stationnaire, des deux principales adaptations environnementales que sont la compétence et la sporulation chez l’organisme modèle Bacillus subtilis. Le développement de ces deux processus, maintenant étudiés depuis plus de 80 ans, requiert un large remaniement de l’expression des gènes, de la localisation des protéines mais également de la forme de la cellule chez B. subtilis. Parce qu’elles sont très couteuses énergétiquement, ces adaptations physiologiques imposent un arrêt de croissance chez les cellules qui les ont initiées. Or il a été montré que l’expression des gènes mreB était induite lors du développement de la compétence et de la sporulation. Mais alors pourquoi induire l’expression du cytosquelette d’actine, l’un des déterminants majeurs de la croissance cellulaire par contrôle de la synthèse du peptidoglycane, alors que nous savons que les cellules arrêtent de se diviser en compétence et en sporulation ? De nombreux résultats, publiés ou préliminaires, nous autorisent à spéculer quant à la signification de cette observation. Dans le cas de la compétence, de nombreux résultats préliminaires suggèrent que les protéines MreB et Mbl puissent jouer un rôle dans la réorganisation du peptidoglycane (paroi cellulaire), la localisation de certaines protéines de compétence ou dans l’acheminement de l’ADN transformant depuis son entrée dans le cytoplasme jusqu'au chromosome pour la recombinaison homologue. Dans le cas de la sporulation, la création d’une spore à l’intérieur de la cellule mère implique presque inévitablement une réorganisation massive du cytosquelette bactérien. Il a par exemple été montré chez Streptomyces coelicolor, qu’un mutant mreB génère des spores dont le volume a doublé et dont la paroi a perdu toute consistance. Ce travail suggère également que cette fonction de MreB associée à la sporulation puisse être conservée, au moins, chez les Streptomyces. Dans ce projet de recherche, nous proposons de mener une approche pluridisciplinaire (régulation transcriptionnelle, microscopie, biochimie) dans le but de caractériser l’organisation, l’éventuelle restructuration ainsi que les fonctions du cytosquelette d’actine en phase stationnaire. Par exemple, le candidat pourra amener son expertise dans l’utilisation de la luciférase de Photinus pyralys comme rapporteur transcriptionnel et ainsi étudier les profils d’expression des gènes du cytosquelette dans différents milieux ou contextes génétiques chez B. subtilis. De même, le laboratoire d’accueil, leader dans la description et la compréhension des rôles du cytosquelette d’actine chez les procaryotes, pourra mettre à disposition plusieurs techniques de microscopie de pointe (TIRFM, microfluidique) permettant la visualisation optimale du cytosquelette bactérien. De la même façon, plusieurs techniques permettant l’identification d’interactions protéine-protéine seront disponibles, en local au sein du laboratoire ou de l’unité, pour établir d’éventuels liens entre cytosquelette et compétence ou sporulation.

Le Projet LEAFNET a pour but de comprendre les mécanismes de régulation qui contrôlent le développement et la morphologie des feuilles chez les plantes en se focalisant sur les régulateurs majeurs que sont les facteurs de transcription CUCs. Malgré leur fonction commune de capture de lumière, les feuilles possèdent une étonnante diversité de forme. Comment cette diversité de forme peut être généré à partir de simples petits amas de cellules localisés sur le flanc du méristème ? La réponse se trouve peut être dans le réseau de régulation complexe sous-tendant le développement des feuilles. Plusieurs travaux ont mis évidence que le remaniement de ces réseaux de gènes (GRN), au niveau des éléments cis-régulateurs et/ou des facteurs trans-régulateurs, participe de façon importante aux changements morphologiques représentant ainsi des cibles majeures pour l’évolution qui peuvent avoir des conséquences importantes sur le phénotype avec une pléiotropie limitée (Doebley JF et al., 2006; Carroll SB, 2008; Arnaud et al., 2011). Le projet proposé ici représente une opportunité de comprendre la logique de régulation de facteurs de transcription, leur code combinatoire qui gouverne les processus développementaux. Afin de comprendre comment les gènes contrôlent la morphologie - qui est une question relative à tous les aspects de la biologie du développement avec d’importantes applications concernant les espèces d’intérêt agronomique – nous proposons de nous concentrer sur un dès plus simple organes de la plante, la feuille. Décrypter les mécanismes régulant le développement de la feuille nécessite de comprendre la logique de régulation des facteurs de transcription CUP-SHAPED COTYLEDON (CUCs). Ce projet de recherche fondamentale utilise une approche intégrée combinant des approches moléculaires, génétiques et bio-informatiques afin de construire le réseau de régulation de gènes (GRN) contrôlant la morphologie des marges des feuilles. Une telle approche multidisciplinaire, nous permettra de définir le GRN contrôlant le développement des feuilles au niveau moléculaire et ces données seront utilisées pour générer un modèle de GRN à haute résolution. L’identification de nouveaux composants dans ce réseau de gène et la construction d’un modèle des interactions régulatrices permettront de renforcer les connaissances actuelles sur les mécanismes de développement des feuilles et d’élargir les perspectives d’amélioration des espèces d’intérêt agronomique.

Le fromage est environnement riche en élément nutritif et d’une biochimie complexe, où les bactéries et les champignons sont en compétition intense d’accès aux nutriments. En domestiquant ce microcosme, l'homme a pu générer la grande variété de saveurs fromagères que la plupart d'entre nous aiment déguster au déjeuner ou au dîner. Comme il est observé pour les macro-organismes comme les plantes ou le bétail, la domestication des micro-organismes est accompagnée d'importants changements dans la physiologie de ces derniers. En effet, la découverte du processus de fabrication du fromage, il y a environ 2000 ans, a été composée d’étapes successives de sélection des meilleures souches de champignons et de bactéries, sélection qui a grandement remodelé le génome de ces micro-organismes. Dans ce projet, nous proposons d'éclaircir les changements génomiques qui ont eu lieu au cours de la domestication du champignon associé au fromage Penicillium. Tout d'abord, la comparaison entre les génomes de plusieurs espèces de Penicillium, adaptées à l’environnement fromager ou bien provenant d’habitats naturels, permettra de révéler l'organisation spécifique des génomes des espèces adaptées aux fromages. Deuxièmement, nous projetons d’étudier la diversité du génome du champignon associé au fromage à pâte persillée, Penicillium roqueforti. Les génomes des populations adaptées au fromage seront comparés au génome des populations venant d’habitats naturels. Le projet vise à utiliser les techniques de biologie moléculaires et de bioinformatique les plus récentes pour capturer les traces laissées par la divergence adaptative chez les champignons, organismes généralement peu étudiés dans ce contexte. En outre, un tel projet a le potentiel d’aider au développement des biotechnologies dans la production fromagère, l'un des secteurs les plus importants et les plus renommées de l'agriculture française.

L’objectif de ce projet est de mettre au point une technologie de rupture pour les cellules solaires à base de Cu(InGa)Se2 (CIGS), basée sur des couches de CIGS ultra-minces, jusqu’à 0,1 µm d’épaisseur, tout en maintenant voire en augmentant le rendement des cellules et en gardant le bénéfice de l’exceptionnelle qualité photovoltaïque atteinte grâce à la technologie CIGS. Cette approche anticipe le chemin critique stratégique pour la technologie CIGS, qui doit prendre en compte la rareté de la ressource primaire en indium (600 tonnes par an), ce qui signifie avec la technologie actuelle basée sur des couches de 2 microns d’épaisseur l’impossibilité d’atteindre les niveaux de production de plusieurs gigawatts prévus à l’horizon 2015. Une rupture grâce à l’utilisation de couches ultra-minces de CIGS est donc clé pour assurer la pérennité de la technologie CIGS compte tenu des ressources d’indium. Ce projet se situe dans la continuité du projet ANR_ULTRACIS dont il vise à consolider les principaux résultats et stratégies en prouvant leur applicabilité au niveau de productions industrielles. Cela permettra au consortium de rester dans une position de leader pour la recherche internationale pour l’innovation industrielle sur le CIGS et pourra donner un avantage compétitif significatif aux partenaires industriels. Ce défi ambitieux associera deux approches principales : (i) le dépôt direct de couches CIGS ultra-minces d’une part par deux méthodes industrielles déjà bien établies, la co-évaporation et l’électro-dépôt, l’une sous vide et l’autre en condition atmosphérique, d’autre part par une technologie de rupture à savoir l'ALCVD (ii) l’intégration et l’optimisation de nouveaux dispositifs spécifiques aux couches CIGS ultra-minces, pour assurer un management optique et électrique optimal, incluant l’ingénierie des interfaces avant et arrière, avec des structures innovantes dont les caractéristiques chimiques et les matériaux ont été développés et brevetés durant le premier projet ULTRACIS. L’objectif final étant : a) la mise au point d’un procédé de fabrication de couches ultra-minces à haut rendement (<0.4 microns @ 15%) sur une cellule expérimentale (5x5 cm2) b) la recherche exploratoire des moyens d’atteindre des couches ultra-minces d’épaisseur de 0,1 micron avec des rendements supérieurs à 10% c) l’évaluation et la spécification d’un procédé industriel

The SMASH-IBC2 project aims at reducing the cost of PV electricity by developing innovative high efficiency solar cells and modules. Two different technologies currently dominate the PV market. The first one is based on crystalline silicon (c-Si) devices which historically lead the market due to its proven reliability and efficiency. Thin film technologies also show a great potential in terms of efficiency and cost reduction. In this project both technologies will be merged to obtain high efficiency solar cells on thin c-Si wafers with simplified processes. This may be achieved through an innovative solar cell design called IBC Si-HJ (Interdigitated Back Contact Silicon Hetero-Junction). IBC Si-HJ cells have a high efficiency potential (=25%) achievable on thin wafers (=100µm) with a low temperature fabrication process (=200°C). Moreover a simplified and aesthetic module interconnection (coplanar) can be developed with these structures. To obtain a cost effective structure we will study different processes from the thin film technology and try to transfer them for c-Si solar cells fabrication. We will focus on one hand on thin layers and contact formation (chemical and physical vapor deposition, electrodeposition, epitaxy). On the other hand, simplified cell fabrication steps (laser contacting, ablation and scribing) will be developed to achieve a low cost and industrial process. The main goal of the project is to validate a cost-effective method for fabricating high efficiency PV modules, using 24% efficient c-Si solar cells, based on thin (100 µm) and large area (150 cm2) silicon wafers. The metallisation of these devices will be ITO- (Indium Tin Oxide) and Ag-free to reduce the cell cost. This achievement will be based on well identified scientifical and technological issues linked with different tasks in the project. Thanks to the previous projects on the same topic (QC-Passi, SHARCC, TopShot), an important knowledge has been developed by the different partners. A precise and realistic roadmap has therefore been determined, as well as associated milestones.

Au cours des vingt dernières années, les fibres optiques dopées aux ions de terres rares sont devenues les éléments clé de marchés de gros volume comme les télécommunications optiques ou les lasers de forte puissance. Alors que ces composants optiques sont maintenant couramment employés, l'intérêt pour le développement de nouvelles applications utilisant des fibres optiques actives est maintenant mis en avant, avec un besoin pour des systèmes nécessitant des avancées technologiques et offrant des perspectives élevées en termes de propriété intellectuelle et de rentabilité. La fabrication d’amplificateurs et de lasers à fibre via des techniques souples et rentables permettant également la maîtrise des performances optiques, devient donc un élément différentiateur de technologie. Dans ce but, ce projet vise à étudier l’impact de la contribution de la nanostructuration de la matrice vitreuse sur les performances des fibres optiques dopées aux ions de terres rares. L’apport de la nanostructuration sera plus particulièrement étudié dans le cas des amplificateurs à fibre optique dopée erbium ou erbium-ytterbium, avec un intérêt particulier pour les propriétés d’amplification (puissance optique en sortie, gain par unité de longueur, largeur de la bande de gain) et de fiabilité, y compris la résistance aux rayonnements ionisants (UV et irradiation gamma). Les champs d'applications visés sont les amplificateurs de forte puissance, les amplificateurs compacts et les amplificateurs résistants aux radiations. Pour atteindre ces buts, nous proposons d'étudier le lien entre procédé d’élaboration, nanostructuration et propriétés optiques, et ce pour différents matériaux nanostructurés : 1. verre nanoporeux dopé par des ions de terres rares 2. verre dopé par des nanoparticules dopées par des ions de terre-rare Parallèlement à cette nanostructuration originale du matériau, des géométries spécifiques seront développées pour la fibre optique elle-même. En particulier, des fibres conventionnelles à gaine bas indice et des fibres à cristal photonique air/silice seront combinées aux matériaux dopés erbium ou erbium-ytterbium afin d’optimiser la conception des amplificateurs à fibres optiques. En parallèle à la fabrication de matériaux nanostructurés dopés erbium ou erbium-ytterbium et la fabrication de fibre optique, une part importante des études sera consacrée à la compréhension de l’effet de la nanostructuration sur la structure du verre en termes de défauts intrinsèques et induits par l’irradiation. Le consortium du projet se compose de Draka, un leader de l'industrie de la fabrication de fibres optiques, et de quatre partenaires académiques, le PhLAM, l'IES, l'IRAMIS et l'ICMMO, spécialisés respectivement dans la fabrication de verre/fibre, la caractérisation de composants optiques et l’étude des propriétés structurales des matériaux. Le projet NANOFIBER a été soumis en 2011 lors de l'appel ANR/MatetPro. Nous resoumettons ce projet, prenant en considération les commentaires de tous les rapporteurs.

Le but de ce projet consiste à développer de nouveaux scintillateurs plastiques dont les propriétés de scintillation dépassent celles des scintillateurs organiques existant actuellement dans le commerce. L’utilisation de molécules fluorescentes de type organométallique représente l’atout technologique pour atteindre cet objectif. L’amélioration des propriétés de scintillation permettra d’accroitre les capacités des scintillateurs, dans le comptage et la spectrométrie nécessaires pour les applications de surveillance des infrastructures critiques, comme par exemple les portiques de détection gamma ou la discrimination entre neutrons rapides et gamma permettant la détection de précurseurs d’armes radiologiques.

L'histoire de la biométrie commence par l'utilisation des empreintes digitales pour authentifier ou identifier une personne. Depuis plus de dix ans, les problématiques d'identification et de la sécurité à travers le monde s’appuient sur l'utilisation des empreintes digitales comme technologie clé. Cependant, le succès global des empreintes digitales à des fins d'identification et de vérification dépend grandement de la qualité des empreintes digitales acquises et enrôlées. L’utilisation des empreintes digitales a été la première modalité biométrique qui a bénéficié d'une recherche et d’efforts de développements approfondis. Une large gamme de scanners d'empreintes digitales, arborant différents niveaux de qualité, est maintenant disponible sur le marché. Ces capteurs abordent un certain nombre de besoins opérationnels allant du contrôle d'accès aux applications judiciaires en passant par le contrôle aux frontières. Malheureusement, les capteurs délivrant des images de haute qualité continuent de souffrir d’inconvénients limitant leur déploiement massif: un coût assez élevé, leur encombrement et leur poids important (en particulier pour les capteurs slap permettant l'acquisition simultanée de plusieurs doigts). L'objectif du projet PROBE est d'étudier et de développer un prototype de système d’acquisition innovant pour la biométrie « empreintes digitales » et basé sur l'utilisation de capteurs d'image organiques photosensibles. Le principal avantage de cette technologie est la capacité de concevoir des capteurs très minces et de grande surface à des coûts beaucoup plus faibles. Cette type de scanner biométrique contribuerait certainement à une plus grande généralisation de l'utilisation de la biométrie par empreintes digitales. Le concept PROBE serait également particulièrement adapté pour répondre au marché croissant des appareils mobiles où la demande de capacités intégré d'acquisition d’empreintes digitales est en augmentation. Enfin mais non des moindres, la capacité du concept de distinguer des motifs microscopiques le rend polyvalent et ouvre la voie à d'autres applications dans les domaines de sécurité (par exemple la traçabilité du papier ou des billets de banques, ou de la sécurité agro-alimentaire) ou d’autres marchés comme les tests non destructifs (TND). En conséquence, la tâche l'exploitation du projet couvrira non seulement le marché biométrique mais recherchera également d'autres applications possibles. Cette tâche sera de maximiser le retour sur investissement pour tous les partenaires du consortium, et de maximiser l'impact de la subvention publique. Par ailleurs, l'analyse des risques et la conformité liées au respect de la vie privée seront étroitement liées à la tâche d'exploitation et seront couverts dans ce projet grâce à la participation dans le consortium d'un expert dans le concept « Privacy-by-Design ».

Les primo-intervenants et travailleurs isolés sont régulièrement exposés dans leurs missions à des risques tels que des températures extrêmes, des gaz nocifs, de fortes concentrations de poussières, des risques biologiques ainsi que des risques nucléaires. Actuellement, ces personnes ne peuvent pas être localisées dans des zones ou bâtiments où les signaux GPS ne sont pas disponibles. Dans le cas où ils ont besoin d'aide - par exemple s'ils doivent être évacués - un temps précieux peut être perdu parce que leur position est inconnue, ce qui peut entraîner une aggravation de la situation, conduisant à l'accident voir au décès des intervenants. ROLOSEP fournira une solution complète pour l’amélioration de la sécurité de ces personnels grâce à l'utilisation d’un équipement spécifique. Ce dernier intégrera un système de localisation robuste et autonome permettant de suivre en temps réel la position des intervenants sur le site, à l'intérieur comme à l'extérieur. Il s’appuiera sur les équipements de communication radio des forces d'intervention (Systèmes PMR TETRA / TETRAPOL) pour assurer un transfert automatique des données vitales (température, pression, alarme homme mort…) et de position vers le poste de commandement mobile. Le poste de commandement pourra ainsi visualiser l'évolution en temps réel d'une intervention en surveillant la couverture du site, les déplacements et l’état de santé du personnel intervenant. La prise de décision sera ainsi facilitée, la planification opérationnelle considérablement améliorée. Tout au long de ce projet, les implications juridiques d’un tel système seront prises en compte par l'unité de recherche "Dynamiques du droit" (UMR 5815, CNRS-Université de Montpellier 1), en particulier en ce qui concerne la protection de la vie privée et d'autres droits fondamentaux ainsi que le droit du travail.

Tel que mentionné par la directive sur le stockage géologique de CO2, la modélisation dynamique fait partie des besoins nécessaires à la caractérisation et à l'évaluation de complexe de stockage potentiel et de l’impact sur les formations environantes, et dans ce contexte des techniques appropriées de modélisation physique et numérique sont nécessaires. En intégrant l'hétérogénéité des formations géologiques à la fois à l’échelle du proche puits (~m) et du bassin (~100 km), le projet H-CUBE a l'intention d'améliorer les estimations (i) des impacts hydrodynamiques liés aux opérations de stockage du CO2 (pressurisation de l’aquifère de stockage et déplacements induits des saumures), (ii) de la migration du panache de CO2 (vitesse de déplacement, quantification des mécanismes de piégeage) et (iii) des capacité de stockage des formations cibles considérées. Dans ce cadre plusieurs méthodes innovantes seront développées dans ce projet, tels que: - des techniques d’homogénéisation (physique ou numérique) de l'évolution à grande échelle de processus spécifiques au stockage du CO2 en aquifères salins, à savoir, les propriétés d'écoulement di-phasique (perméabilités relatives, pression capillaire), la dissolution du CO2 dans l'eau salée, et les forces de gravité; - des techniques de classification de modèles basées sur des critères à la fois statiques (descripteurs topologiques : connectivité, tortuosité…) et dynamiques (réponse hydrodynamique) des réservoirs afin de réduire le nombre de simulations lors d’une approche par réalisations multiples basées sur des distributions équi-probables géostatistiques; - des techniques de simulation par maillage dual étendu à des modèles compositionnels combinant l'utilisation d'un maillage grossier pour résoudre le champ de pression (l'étape la plus coûteuse en temps), tandis que les équations compositionnelles (et les saturations de chaque phase) sont mises à jour sur le maillage fin; en complément, des techniques innovantes (et adaptées au contexte du stockage géologique) de raffinement ou de grossissement de maillages seront proposées. Un ensemble complet de données allant de modèles numériques d'affleurements (à l'échelle mètrique) jusqu’au modèle de bassin (échelle de plusieurs dizaine de km) est proposé. Six cas d’études combinant des modèles géologiques 2D et 3D seront utilisées pour évaluer la performance des méthodes. Trois contextes géologiques pertinents seront abordés: - Aquifère sableux non consolidé à lentilles d’argile stratifiées (analogue: Sleipner plate-forme offshore, en mer du Nord, Norvège); - Milieux fluviatiles avec ou sans pendage affleurant (analogique: site de Ketzin en Allemagne ; grès du Trias en France); - Aquifères carbonatés (analogue: site de Weyburn, au Canada ; formation du Dogger dans le bassin de Paris). Finalement, afin d’améliorer la confiance dans les prédictions apportées par les modèles numériques et de répondre à certains aspects de la directive sur le stockage, un guide de recommandations basé sur les résultats du projet sera fourni sous la forme de critères d’évaluation de la pertinence et de la qualité des simulations des processus hydrodynamiques ciblés par le projet.

Le projet BRISK élaborera des méthodologies de pointe interdisciplinaires et transdisciplinaires ainsi que des outils établissant des synergies entre sciences et savoirs autochtones sur les changements climatiques et globaux dans l’Arctique. Il permettra une évaluation innovante des impacts environnementaux, économiques, politiques and sociaux, des vulnérabilités et stratégies d’adaptation. Il contribuera à échanger les savoirs et lever les verrous de connaissance entre sciences de la nature et sciences sociales, entre science et savoir autochtones, et entre communauté scientifique et décideurs politiques. Basé sur des études de cas en Laponie (Norvégienne et Suédoise) et en Sibérie chez les éleveurs de rennes, BRISK développera des méthodologies d’observation des changements, avec l’implication directe des acteurs locaux. Grace à la comparaison de deux types d’élevage de rennes évoluant dans des contextes économiques et politiques différents, BRISK documentera les déterminants clés des vulnérabilités et résiliences locales et produira des recommandations visant à améliorer les politiques d’adaptation locale et internationale. BRISK associera autochtones locaux, climatologues, géographes, écologistes and anthropologues, avec l’UNESCO et des NGO autochtones. Le projet combine des approches à micro et macro échelles par l’engagement de partenaires internationaux, nationaux, régionaux et locaux. Il établira chez les communautés autochtones des systèmes d’observation des changements environnementaux et sociaux qui permettront la coproduction des savoirs. Cette approche innovante transdisciplinaire repose sur l’aspect complémentaire des savoirs autochtones et scientifiques. Vivant dans une relation étroite avec l’environnement, les peuples autochtones sont d’excellents observateurs des effets du changement climatique. Ils sont confrontés à ces impacts (réchauffement, période neigeuse raccourcies, imprédictibilité de la météo, incendies, déclin des espèces animales, invasion d’espèces, nouvelles maladies parasitaires). De plus, ils affrontent des changements globaux causés par les politiques régionales, nationales et internationales, et par l’expansion des industries extractives et le développement des mégaprojets. Trois tâches de recherches principales constituent la structure de ce projet. Premièrement, les climatologues assemblent les informations existantes depuis leur base de données sur les régions concernées (température, vent dominant, couverture glace et neige) sur les 30 dernières années. Ils formeront les anthropologues à l’exploitation de ces données pour les échanges avec les autochtones. Puis, grâce au rassemblement des meilleurs spécialistes mondiaux concernant l’association des savoirs scientifiques et autochtones, BRISK établira un état-de-l’art sur les systèmes d’information et définira des méthodologies de pointes. Sur le terrain, les anthropologues travailleront avec les acteurs autochtones grâce à des workshops afin d’optimiser les méthodologies d’observatoires autochtones permanents. Ainsi, BRISK développera une base de données interdisciplinaire sur les risques, vulnérabilités et les opportunités d’adaptation de l’environnement et des sociétés, ainsi que des modèles d’observatoires autochtones des impacts combinés des changements globaux et climatiques. Par ce projet, la communauté scientifique française développera ses engagements dans l’étude des questionnements arctiques et améliorera son rôle de partenaire dans les réseaux science et recherche internationaux comme le Sustaining Arctic Observing Network (SAON). BRISK générera de nouvelles méthodes, connaissances et stratégies d’adaptation, tant interdisciplinaires et transdisciplinaires, valorisera ses avancées grâce à des divers média (sites web, journaux scientifiques, livres, vidéos, workshops spécialisés et conférence internationale). BRISK servira de tremplin pour l’élaboration d’une proposition de projet FP7 inter- et transdisciplinaire.

Transitions to “low-carbon” development paths (i.e., to development paths with limited greenhouse gases emissions) are unlikely to be achievable solely via technological solutions: behavior, notably consumption patterns, will also have to evolve. However, an assumption implicit in most GHG emissions scenarios is that as income per capita converge across countries, households consumption patterns will converge as well, leading to potentially very high demand for energy, very high demand for natural resources and very high emissions. ECOPA precisely aims at examining how flexible the link between income per capita and consumption patterns is; and at drawing implications of these findings for future emissions scenarios. To do so, ECOPA maps and compares consumption patterns, and their evolution, in France, an “old” industrialized economy, and Brazil, a rapidly emerging economy. In both countries, a combination of econometric analysis of consumption data, household surveys and in-depth studies of representative goods and services is used to (i) map consumption patterns across income groups, and (ii) explore the determinants of their changes over time. Strong emphasis is put on obtaining consistent monetary and physical flows. This is necessary to analyze the energy and emissions implications of consumption patterns, but this constitutes a significant theoretical and empirical stumbling block. Finally, on the basis of the retrospective analysis, scenarios of how household consumption patterns in the two countries might evolve are built and their implications for energy and GHG emissions are computed.

Les maladies affectant les petits vaisseaux comme l’hypertension artérielle et le diabète sont des causes importantes de morbidité et de mortalité. Afin de mieux prévenir ces dernières, la recherche sur les biomarqueurs prédictifs s’est considérablement développée ces dernières années, permettant de mieux cerner le risque individuel au-delà des facteurs de risque traditionnels tels que la pression artérielle. Cependant, à l’heure actuelle, au contraire de l’imagerie des gros vaisseaux (aorte, carotide), il n'existe aucune procédure permettant d’observer directement la paroi des petits vaisseaux en raison des limitations technologiques de l’imagerie à cette échelle. L’enjeu est pourtant important car l’hypertension artérielle et le diabète affectent précocement et principalement les petits vaisseaux. Ces dernières années, l'imagerie par optique adaptative (OA) de la rétine a démontré sa capacité à documenter des structures rétiniennes à l'échelle micrométrique chez l’homme. Dans la continuité d’un projet de collaboration multidisciplinaire associant ophtalmologistes, ingénieurs, chercheurs et le fabricant d’une caméra OA (le projet iPhot, ANR TecSan 2009), nous avons incidemment observé que ce prototype permettait d’observer et de mesurer la paroi des petites artères de la rétine chez la plupart des sujets. D’autres équipes ont pu démontrer la visualisation non invasive des capillaires avec une technique proche. Ceci ouvre la possibilité de mettre au point un ou plusieurs nouveaux biomarqueurs quantitatifs de la microcirculation. Cependant, une configuration spécifique de la caméra et des logiciels doivent être développés pour rendre l’imagerie microvasculaire quantitative plus efficace, plus simple tout en démontrant son utilité médicale. L'objectif du projet ReVeal est de valider techniquement et médicalement de nouveaux biomarqueurs microvasculaires mesuré à partir d'images d’OA, dans une approche intégrée associant de manière interactive perfectionnements technologiques et évaluation médicale. Ce projet de développement industriel comprend quatre ensembles de travaux qui seront menés en parallèle: 1-l'évaluation transversale et longitudinale de l'imagerie vasculaire chez des patients à travers un réseau médical multidisciplinaire (Responsable: Centre d'Investigation Clinique 503); 2- la mise en œuvre de nouvelles solutions technologiques (Imagine Eyes, Onera-DOTA), 3- de nouveaux logiciels pour le traitement d’image (Onera-DTIM et L2TI), et 4- de nouveaux logiciels pour l'analyse des données (Télécom ParisTech et ISEP). A terme, l’imagerie vasculaire par OA pourrait jouer un rôle pivot dans l’évaluation et le suivi des traitements contre l'hypertension artérielle et le diabète.

Ces dernières années, les organisations internationales et une riche activité scientifique ont pointé la problématique de l’eau comme une question stratégique dans la région méditerranéenne. Cela revient en premier à une baisse intense des ressources, en termes de quantité ou en qualité face à une croissance de la demande. Le risque est particulièrement important en zones semi-arides en Afrique du Nord, où les particularités du climat (fréquentes sécheresses) combiné avec les changements environnementaux dus à l’activité humaine renforcent les possibilités de crises. Cette situation est aggravée aussi par une distribution des ressources en eau non équilibrée entre régions d’un même pays, ce qui contribue à accentuer la compétition entre les utilisateurs multiples de ces ressources (agriculture, eau potable, industrie). Le projet AMETHYST a pour objectif principal d’analyser l’évolution des ressources en eau et de son usage sous l’influence des changements climatiques et anthropiques en Afrique du Nord. Ce choix géographique du Maghreb est du au large panel des évolutions des ressources en eau sur cette région, loin des cas extrêmes observés par exemple en Israël ou sur la côte espagnole et certainement plus critique que le sud-est de la France ou l’Italie. Deux cas d’études sont proposés, le bassin de Merguellil, situé au centre de la Tunisie, et le bassin de Tensift, dans la région de Marrakech, au Maroc. Ce choix est lié à la forte représentativité de ces deux sites en rapport à la problématique de raréfaction de l’eau, avec une riche complémentarité en termes de contexte environnemental, d’usage et de gestion des ressources. Nous proposons un projet interdisciplinaire combinant sciences géophysiques, sociales, économiques et politiques, avec trois axes de recherche : - Le premier axe a pour but d’analyser le fonctionnement des processus hydrologiques (recharge de la nappe, interactions surface-végétation-atmosphère, couplage nappe-surface), différent modèles de processus et modèles intégrés, des produits satellite et d’autres observations seront étalonnés et validés avec une exceptionnelle base de données acquise durant quatre années (2010-2014). L’étude des sciences sociales et humaines contribuera à déterminer les impacts des usages de l’eau et les politiques de régulation sur ces processus hydrologiques. - Le second se base sur les modèles et observations validés, pour discuter l’évolution des ressources en eau durant la période des cinquante dernières années. Une attention particulière sera donnée à l’analyse des événements extrêmes de sécheresse, avec une analyse de leur conséquences en termes de continuité et ruptures dans les ressources en eau, et aussi dans les changements des dynamiques socio-économico-politiques. - Le troisième axe propose d’étudier différents scénarii futurs, basés sur des modifications climatiques et anthropiques, associés à des projections socio-économiques, et d’analyser les évolutions des trajectoires des ressources en eau sur les cinquante prochaines années. Notre étude sera principalement basée sur une modélisation intégrée combinant analyses géophysiques et prise en compte de l’intervention humaine. Elle est proposée dans un cadre multi-disciplinaire, en étroite collaboration avec les décideurs et utilisateurs des ressources en eau.

Le projet JASSUR se propose d’éclairer de façon interdisciplinaire les fonctions, les usages, les modes de fonctionnement, les avantages ou les dangers potentiels qu’induisent les jardins associatifs au sein de villes durables en émergence. Ces Jardins ASSociatifs URbains sont, sous des appellations, des statuts et des formes variés, en pleine expansion dans de nombreux pays industrialisés et notamment en France. Le projet JASSUR entend identifier les modes d’action nécessaires au maintien voire à la restauration, au développement ou à l’évolution de ces jardins associatifs sur des territoires urbains confrontés aux défis de la durabilité. Pour ce faire, il s’appuie sur un consortium de 12 partenaires de la recherche (diverses institutions) et du monde associatif dans sept agglomérations françaises (Lille, Lyon, Marseille, Nancy, Nantes, Paris et Toulouse). Le projet JASSUR se fonde sur une question centrale: quels services assurent les jardins associatifs urbains dans le développement durable des villes ? Ces services éco-systémiques rendus à la ville, dans la complétude de l’acception de ce terme proposée par le Millenium Ecosystem Assessment (approvisionnement, régulation, soutien, services culturels) sont encore très mal connus. Face aux connaissances à élaborer pour les renseigner, le projet JASSUR fait l’hypothèse que l’étude des services alimentaires rendus par ces jardins associatifs urbains, encore très peu objets de recherches, constitue un trait d’union entre : • Une caractérisation bio-physico-chimique des sols et des produits issus de ces jardins : la question des risques potentiels de pollution dus au contexte urbain (sols, atmosphère) est ici centrale car pouvant contrecarrer le service d’approvisionnement alimentaire ; • Une caractérisation socio-technique des pratiques des jardiniers, tant dans le choix des cultures, de leurs modes de conduite technique que dans les formes quantitativement et quantitativement variées, de participation des produits du jardin à l’alimentation et à la bonne nutrition familiale ; • Une caractérisation socio-politique de la gouvernance de ces espaces dans les agglomérations, notamment en termes de gestion des localisations, des modes de fonctionnement, des risques environnementaux et sanitaires éventuels. Le programme scientifique est organisé en une tâche de coordination (tâche 1) et quatre tâches de production de connaissances. La tâche 2 traite des acteurs impliqués dans la mise en place et le fonctionnement des jardins, de la gouvernance et de leur place dans l’urbanisme. La tâche 3 analyse le service d’approvisionnement alimentaire (pratiques culturales, productions et destinations des produits, mesures des quantités consommées et des apports nutritionnels, représentations des jardiniers quant aux intérêts et aux dangers des jardins). La tâche 4 traite des services éco-systémiques de régulation et de soutien, en privilégiant ceux liés à la biodiversité et à la régulation hydrique. Cette tâche traite aussi de la métrologie des dangers à travers deux sources majeures de pollution potentielle, le sol et l’atmosphère. La tâche 5 proposera en lien avec les tâches 3 et 4, des modes de gestion des pollutions envisageables par les collectivités (dont bioremédiation et phytoremédiation). Les livrables seront dans chaque tâche et inter-tâche des productions scientifiques diverses (publications disciplinaires et pluridisciplinaires ; participation à des colloques), mais aussi des aides à la décision de gestion des jardins pour les agglomérations partenaires (par exemple, cartographie des risques). Des animations avec ces agglomérations sont en particulier prévues.

Le programme FAMAC se place dans un contexte de réduction des émissions de CO2 pour atteindre une valeur moyenne de 95g CO2/km pour la flotte de véhicules vendue en Europe à l'horizon 2020. Ce projet s’intègre dans la réduction des émissions de polluants EURO 6c à partir de 2017 et dans le respect de la prochaine norme EURO 7 qui reste à définir pour l’horizon après 2020. Le « downsizing » des moteurs à allumage commandé associé à la combustion diluée est l’un des principaux axes identifié pour obtenir des gains en CO2. La mise en œuvre de forts taux d'EGR à moyenne et forte charge permet d’augmenter le taux de compression et d’éloigner la limite de cliquetis pour améliorer le rendement du moteur sur toute la zone de fonctionnement. La combustion stratifiée constitue un levier additionnel permettant d'envisager des forts taux d'EGR jusqu'aux très faibles charges, tout en maximisant le rendement énergétique. L'état de l'art montre que la stabilité d'initiation de la combustion est le facteur limitant pour ces modes de combustion, réduisant fortement le gain CO2 à en attendre. Les recherches de Continental confirment cette difficulté d’initiation et démontrent que les besoins en matière d’initiation de la combustion sont très différents et dépendent du système de combustion considéré. Ses travaux montrent aussi le potentiel d’initiation de la combustion par arc électrique. La taille et la durée de l’étincelle interviennent autant que l’évolution temporelle de l’énergie transmise par l’étincelle vers le gaz. Pour développer un système d'allumage performant à un coût acceptable pour l’industrie automobile, il est important d’éviter toute rupture technologique en conservant les systèmes par arc. Il est donc essentiel de comprendre la chaîne énergétique de l’électronique de puissance à travers l’arc jusqu’à l’initiation de la combustion. Cette connaissance reste insuffisante aussi bien en milieu industriel qu’en recherche fondamentale. FAMAC est un projet de recherche fondamentale qui vise à la compréhension de la physique de l’arc, du transfert de chaleur et de radicaux vers le gaz inflammable et de l'initiation de la combustion dans une approche intégrant différents niveaux de modélisation, de simulation et de validation expérimentale. Il permettra d’identifier les paramètres clés pour la conception des futurs systèmes d'allumage. Ce projet se décompose en trois tâches principales fortement liées entre-elles : - Caractérisation et validation des besoins d’un système d’allumage; - Recherche fondamentale en géométrie simplifiée; - Recherche fondamentale en géométrie complexe. Certaines activités innovantes de recherche fondamentale effectuées dans le cadre d’un doctorat imposent pour le projet une durée de 4 ans. Le budget total du projet FAMAC s’élève à 3.6M€. L'association d'un partenaire industriel (Continental) avec un institut de recherche appliqué (IFPEN) et les principaux experts du plasma et de l’allumage en France (LaPlace, EM2C, CORIA, CERFACS) garantit d'atteindre les livrables finaux du programme, à savoir des progrès significatifs: - dans la modélisation détaillée de l’arc, du plasma (en- et hors-équilibre) et des mécanismes de transfert (chaleur et radicaux) vers le gaz en fonction du temps, - dans la compréhension des facteurs clés pour l'optimisation de la fonction allumage dans les moteurs automobile.

KRONO-SAFE est un fournisseur de technologies logicielles pour la conception et le développement de systèmes temps-réel ayant de fortes exigences entermes de performance, de coût, de qualité et de sûreté de fonctionnement. Pour cela, KRONO-SAFE édite une plateforme comprenant un noyau temps-réel sûr et déterministe, et les outils de développement associés. Basée sur la technologie PharOS, issue de nombreuses années de recherche au CEA LIST, cette plateforme constitue ainsi une réponse unique à une équation "flexibilité+performance+sûreté de fonctionnement". Elle permettra dès lors aux industriels de maîtriser la complexité de leurs logiciels tout en gagnant en qualité - les défauts non reproductibles du logiciel étant éradiqués - en compétitivité - chaque fonction étant cloisonnée et indépendante de sa conception jusqu'à son exécution - et en conformité avec les normes de sûreté de fonctionnement toujours plus drastiques.

WiN MS (Wire Network Monitoring Solutions) est une société innovante spécialisée dans la détection, la caractérisation et la localisation de défauts sur des réseaux câblés. Sa technologie repose sur 6 années de recherche. Les acteurs du transport font face à des difficultés pour la maintenance et la surveillance de leur câblage dont les longueurs cumulées et la complexité ne cessent d’augmenter. WiNMS développe des outils de diagnostic pour la maintenance aéronautique permettant de réduire les temps d’immobilisation des appareils, d’améliorer la productivité de lamaintenance électrique et d’éviter des remplacements inutiles de composants. WiNMS conçoit également une solution de surveillance des infrastructures ferroviaires pour lutter contre le vol de câble et réduire ses conséquences. A terme, WiN MS envisage d’étendre ses activités aéronautiques à la surveillance des câbles en vol et de déployer ses solutions dans d’autres secteurs.

The placenta is a structure of embryonic origin that allows metabolic exchanges between mother and fetus and mediates tolerance of the fetus by the maternal immune system. The placenta is an invasive organ that comes into contact and anchors itself in the maternal uterine wall during implantation. In humans and mice, for instance, a particular population of placental cells, the cytotrophoblasts, invades the uterine epithelium. A subset of these cells migrates toward the maternal arteries and disrupts the wall of these vessels, leading to the formation of blood lacunae in direct contact with the placenta. Other cytotrophoblasts differentiate and fuse together to form giant multinucleated cells called “syncytiotrophoblasts”. Syncytiotrophoblasts are in direct contact with maternal blood and constitute the main exchange area between mother and fetus. These cells of embryonic origin express at their surface paternal antigens and are recognized as foreign by the maternal immune system. However, despite this recognition, both the placenta and the fetus are tolerated throughout pregnancy. This mechanism of immune tolerance is still poorly understood. In humans, syncytin-1 and -2 encode envelope glycoproteins involved in syncytiotrophoblast formation. These genes of retroviral origin have been captured during evolution and are today an integral part of our genome. The envelope proteins of retroviruses exhibit two types of activity. First, a so-called fusogenic activity allows fusion between the viral and cellular membranes and entry of the viral particle inside the infected cells. The second activity is denoted “immunosuppressive” and allows the retrovirus to inhibit the host immune system thus favoring viral propagation. The capture of syncytin-1 and -2 during evolution allowed subversion of the fusogenic property of retroviral envelopes to fuse cytotrophoblast membranes, thus leading to the formation of the syncytiotrophoblast. In our laboratory, we have also characterized 4 additional syncytin genes, syncytin-A and –B in the mouse, syncytin-Ory1 in the rabbit, and syncytin-Car1 in carnivores, providing evidence that the cooptation of retroviral genes for their fusogenic function has been a frequent occurrence in most mammals. Syncytin genes are required for syncytiotrophoblast formation, since mutant mice lacking these genes display a syncytialization defect resulting in growth retardation and embryonic death in utero. One hypothesis is that the immunosuppressive property of syncytins, inherited from the initial retroviral envelopes, also contributes to materno-fetal tolerance. The objectives of the present program are both to elucidate the properties and mechanisms of syncytins in placentation and to assess the impact of mutations/malfunctions of these genes on the physiopathology of pregnancy (pre-eclampsia, intrauterine growth restriction) and on some gynecological tumors (hydatiform mole, choriocarcinoma). These studies will be carried out both on humans and on animal models, including a large panel of placental mammals, and notably on the mouse with which it is possible to engineer knock-out and knock-in mutants for both syncytin genes. Our working hypothesis is that the transition during evolution from oviparous to viviparous animals is directly linked to the capture of retroviral envelope genes, which have provided their host with both their immunosuppressive and fusogenic property. This hypothesis will be tested by a systematic search for syncytin genes in placental animals (eutherian mammals, marsupials, some lizards), and by analyzing mice genetically engineered as to be specifically deprived of the immunosuppressive function of their syncytins. Analysis of the impact of syncytin mutations will be carried out both on this animal model and in humans by systematic DNA sequencing. Ultimately, novel therapeutic approaches could be developed taking into account the alterations identified in these genes.

Le modèle de production agricole subit actuellement un changement majeur vers la réduction des intrants polluants, dont les pesticides. Or, réduire l'usage des pesticides tout en maintenant la productivité actuelle ne se fera pas sans innovations techniques et organisationnelles originales. Dans ce contexte, des équipes de champs disciplinaires complémentaires (épidémiologie, agronomie, sciences sociales, mathématiques) proposent ce projet dont l'objectif est de produire des scénarios d'allocation des variétés résistantes à l'échelle des paysages cultivés, qui permettront de limiter le développement des maladies tout en préservant durablement l'efficacité des résistances génétiques. Les scénarios produits seront évalués pour leurs performances organisationnelles, en fonction des pratiques des acteurs concernés. Une prise en compte des représentations sociales de la maladie permettra en particulier d'évaluer leur acceptabilité. Le projet GESTER se structure de la manière suivante : (1) acquisition de connaissances et développement de modèles sur les stratégies des acteurs ; (2) acquisition de connaissances et développement de modèles épidémiques spatialisés ; (3) mobilisation des modèles pour la production de scénarios candidats ; (4) évaluation globale (organisationnelle et agronomique) de ces scénarios; (5) une tâche transversale sera consacrée aux méthodologies de modélisation sur des paysages explicites. La diffusion des résultats se fera en particulier par les Instituts Techniques partenaires et les coopératives qui seront associées au projet.

Le projet « Agrosystèmes et biodiversité fonctionnelle des Sols » (SOFIA) se situe dans les enjeux environnementaux liés à la gestion des agrosystèmes cultivés, en matière de changement climatique et de préservation de la biodiversité. Il traite en particulier de l’impact de pratiques agricoles sur la diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés vivantes du sol, et les effets sur des fonctions remplies par ces sols, notamment du point de vue de la régulation (émissions de gaz à effet de serre, stockage du carbone), de l’approvisionnement (disponibilité des nutriments pour la production agricole) et du maintien de la biodiversité (faune et flore du sol). Ce projet réunit 8 partenaires du monde académique (Universités, INRA) et un partenaire privé (AgroTransfert). Le projet s’appuie sur un site de l’Observatoire en Environnement « Agroécosystèmes, Cycles Biogéochimiques et Biodiversité » situé à Estrées-Mons dans la Somme géré par l’INRA. Cet essai offre une série de traitements expérimentaux faisant varier la rotation culturale (rotation de cultures annuelles et culture pérenne à vocation énergétique), les intrants minéraux (N) et le travail du sol. Ces traitements permettent de moduler la quantité, la nature chimique, la localisation des ressources trophiques pour les organismes du sol, ainsi que les habitats physiques de ces organismes. Le projet consiste d’une part à suivre au cours de 4 années, la différenciation des systèmes induits par la différenciation de ces pratiques du point de vue des variables agronomiques (production de biomasse végétale), physiques et chimiques pour le sol. D’autre part, à la vue de l’importance des services écosystémiques soutenus les organismes édaphiques, le projet s’attèlera à caractérisation la diversité taxonomique et fonctionnelle ainsi qu’à la dynamique des communautés lombriciennes, de macro-invertébrés, de la microfaune et des communautés bactériennes et fongiques. Enfin certaines fonctions du sol, assurées par ces organismes seront quantifiées : minéralisation du carbone et de l’azote, dégradation des résidus végétaux, émissions de N2O notamment. Les expérimentations seront réalisées au champ mais aussi au laboratoire et les données produites seront utilisés pour tester et améliorer des indicateurs biotiques et abiotiques du fonctionnement du sol, appropriables à terme par des agriculteurs pour mieux orienter leurs pratiques culturales notamment dans le contexte des transitions créées par l’évolution des pratiques culturales (introduction de cultures à vocation énergétique, abandon du labour, réduction des intrants, etc.). Ce projet contribuera aussi à l’amélioration des indicateurs nécessaires à l’évaluation de l’impact environnemental des pratiques culturales

Dans le cadre des adaptations pour le changement globaux, une des orientations forestières sur laquelle beaucoup se focalisent aujourd’hui est ce que l’on appelle la Migration Assistée (MA) où des populations menacées sont déplacées intentionnellement en latitude et en altitude pour compenser les effets du changement climatique. Cette mesure ‘adaptative’ est très contestée aujourd’hui, compte tenu des interactions complexes entre des questions économiques, écologiques et juridiques souvent insurmontables. Pour les forêts, la MA est basée sur le choix de graines qui auront des implications sur le long terme compte tenu du long cycle de vie de ce type d’écosystèmes. Les réglementations européennes et françaises ont orientés le choix de graines en créant des régions de provenance sélectionnées et des zones de collectes en cohérence avec le climat du vingtième siècle mais qui semblent pour le futur inappropriées au regard des changements climatiques. L’objectif principal de ce projet est le développement d’outils de gestion forestière innovants (écologiques et réglementaires) compte tenu de l’extrême nécessité de mise en place de forêts européennes adaptées au changement climatique. Nous nous proposons ici d’évaluer des nouvelles stratégies pour le choix de graines sélectionnées dans le cadre de la MA selon trois directions qui seront en lien ; La première consiste à réunir dans un premier temps un panel d’experts forestiers français européens et les acteurs associés à cette problématique, la seconde se propose de faire des simulations qui utilisent les résultats des tests de provenance existants sur des sites pilotes en France et la dernière examine les principales réglementations européennes gouvernant le MA de façon comparative. Nous nous focaliserons sur des études de cas choisies par des acteurs forestiers clefs. Nous proposons une recherche participative consistant, au départ et tout au long du projet, en des réunions avec les acteurs de la forêt : les décideurs, les gestionnaires forestiers et les producteurs de graines pour discuter avec les modélisateurs de la faisabilité des alternatives proposées en matière de MA pour des sites pilotes. Nous proposerons différents scénarios d’usage de graines pour simuler une MA basée sur a) des études d’héritabilité basées sur des tests de provenances ; et b) une modélisation écologique. Nous allons intégrer des contraintes apportées par des situations réelles identifiées en amont par les connaissances des gestionnaires quant à la réalité du terrain et des incohérences dans la réglementation en vigueur. Nous utiliserons des données existantes et nous en générerons de nouvelles à partir d’essais aux champs vieux de plus de 30 ans dans certains cas, qui commencent à être compilés par l’INRA en France et qui comprennent de nombreuses espèces forestières. Les simulations incluront les incertitudes et différentes méthodes de maximisation seront proposées pour générer différents choix de graines alternatifs sous changements climatiques. Ensuite, nous analyserons la faisabilité des modèles en confrontant ces scénarios aux réglementations en cours. En particulier, sous l’angle des politiques publiques, nous examinerons les principes qui sous tendent la réglementation en vigueur en matière de gestion des ressources génétiques forestières et nous regarderons comment cette MA doit être mise en oeuvre en gardant la réglementation existante ou en proposant une nouvelle. Enfin, grâce à de nombreux aller-retours avec les acteurs forestiers, un ensemble d’outils juridiques seront discutés avec les décideurs en France afin d’examiner l’applicabilité de nos résultats. Même si notre sujet d’étude concerne ici les forêts gérées, nous espérons que les outils développés dans ce projet pourront être transférés à d’autres écosystèmes gérés comme ceux en lien avec l’agriculture et la pêche où l’adaptation au changement climatique via la MA est devenue de la même façon un enjeu majeur.

Actuellement, la filière agro-alimentaire est attentive aux développements de nouvelles technologies et procédés modérés permettant de répondre aux attentes des consommateurs à savoir une meilleure préservation des caractéristiques nutritionnelle et sensorielle des aliments. Dans ce contexte, le projet Food-Redox a comme objectif de renforcer la maîtrise des bactéries d’altérations et pathogènes dans les aliments par une utilisation raisonnée du potentiel d’oxydoréduction (Eh). De nombreux travaux antérieurs ont démontré l’impact positif du Eh sur les caractéristiques aromatiques, rhéologiques et les propriétés de texture des aliments. Permettre aux opérateurs de régir un facteur supplémentaire (Eh) dans l’aliment en complément des conditions environnementales telles que le pH, l’activité de l’eau, les acides organiques, la température, va contribuer à renforcer la durée de vie microbiologique des aliments. Le projet répond au besoin de la filière alimentaire d’utiliser une technologie à impact environnemental réduit. Food-Redox se situe dans la perspective d’application de technologie à moindre consommation énergétique (traitement thermique plus doux par le contrôle de l’ Eh ). Food-Redox va conforter la qualité et la sécurité microbiologique des aliments et par conséquent contribuer à réduire les coûts économiques pour les opérateurs et les distributeurs, liés aux retraits de produits mal préservés au cours de leur commercialisation. Ce projet offre différentes opportunités au bénéfice de la filière agro-alimentaire, à savoir de renforcer leur compétitivité dans le contexte de développement de méthodes et de techniques pour la conservation du produit alimentaire. L’enjeu pour le projet Food-Redox est d’acquérir des données scientifiques complètes relatives à la réponse cellulaire de bactéries d’altération ou bactéries pathogènes au stress (pH, acide ou thermique) dans des conditions de potentiel d’oxydo -réduction contrôlés. Les mécanismes impliqués du fait de l’ Eh sur l’état physiologique des microrganismes n’ont pas été à ce jour explorés. Des travaux cognitifs et de modélisation de l’effet du potentiel d’oxydoréduction sur la reprise de croissance de souches modèles Lactococcus lactis, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus suite à des stress acide et thermique seront menés. Une phase de validation sera conduite également concernant une sélection de produits/procédés complémentaires (technologie fromagère, crème déssert, produit à base de viande, sauce salade) en terme de contrôle de l’ Eh , et appliquée à des souches bactériennes cibles ayant subis un stress. Le comité de pilotage du projet est composé de 6 laboratoires de recherche, 4 Instituts Techniques Agro-Industriels, une entreprise leader sur le marché des gaz alimentaires, l’interprofession laitière et 2 entreprises. Les centres techniques se chargeront du transfert par des essais pilotes. A l’issue du projet, sera disponible une expertise scientifique et technique concernant le pilotage du potentiel d’oxydo-réduction dans des stratégies industrielles pour optimiser la stabilité et la sécurité microbiologique des aliments. La communication scientifique et la valorisation technique des résultats du projet seront structurées par le comité de pilotage, dont l’appui de l’interprofession laitière et en interaction avec le Réseau Mixte Technologique national “expertise pour la détermination de la durée de vie microbiologique”, labellisé par le Ministère en charge de l’Agriculture.

Ces dernières années, les recherches menées sur le développement de sources ultraviolettes performantes, compactes et à faible coût ont été des plus florissantes, poussées en particulier par l'intérêt de forts domaines applicatifs aussi bien militaires qu’académiques (détection de polluants et toxiques par effet LIDAR ou spectroscopie Raman pour en particulier les aspects bio-défense, la photobiologie ou encore l’industrie de la microélectronique). Jusqu’à présent, les sources UV utilisées dans ces domaines concernent les lasers excimères basés sur l’excitation électrique d’un mélange gazeux. Cependant ces derniers sont également connus pour leurs inconvénients intrinsèques les rendant inadaptés pour répondre à une tendance générale qui est d’aller vers la miniaturisation. Il apparaît donc indispensable de chercher d'autres solutions innovantes capables de répondre à ces futurs besoins. L’objectif ambitieux et novateur de cette proposition est donc de transposer pour la première fois les sources conventionnelles à gaz au monde des fibres optiques. En effet, ces dernières ont montré leur exceptionnel potentiel ces dernières années avec pour résultat le plus remarquable le développement de fibres à cœur creux guidant la lumière dans l’air ouvrant de nouvelles possibilités comme l'insertion d'un mélange gazeux. De telles fibres ont alors permis l’exacerbation sans précédent de l'interaction entre le gaz et la lumière grâce au micro-confinement du cœur de la fibre. De plus, Benabid et al. ont démontré qu'e cette famille de fibres peut être soudée puis enroulable sur un mandrin de 2cm de diamètre permettant ainsi la réalisation de la première cellule à gaz fibrée ultra-compacte (le volume de gaz mis en jeu étant de quelques µL par mètre de fibre). En parallèle, XLIM a observé le guidage de radiations hors norme dans ces fibres à cœur creux comme l’UV. Enfin, très récemment, des travaux menés par le LPGP et XLIM ont montré la première création d'un plasma de décharge stable et robuste dans des capillaires remplis de gaz avec des diamètres internes de moins de 100µm en utilisant un système original de décharge microonde. Ces trois remarquables percées scientifiques ouvrent la perspective à une nouvelle technologie innovante qui pourrait transformer radicalement le domaine des lasers UV en particulier et celui des lasers à gaz en général. Le but de cette proposition est donc de concevoir ce qui pourrait être la première source photonique UV fibrée à gaz basée sur un microplasma de décharge et caractérisée par sa compacité, son faible coût et des performances sans précédent. Il est à noter que le même principe pourra être étendu au domaine du Moyen-IR simplement en changeant la nature du gaz renfermé. Deux caractéristiques fondamentales et originales doivent être mentionnées. Premièrement, l'excitation microonde exploitée ici permettra d’obtenir un taux d’ionisation beaucoup plus important que l’excitation traditionnelle basée sur l’application d’un courant longitudinal entre deux électrodes (facteur 10 compte tenu du fait que la puissance microonde est bien mieux couplée dans le milieu plasma), en sachant que ceci est réalisé tout en laissant libre d’accès les extrémités de la fibre. Deuxièmement, les fibres à cœur creux peuvent agir comme un filtre fréquentiel (sélection de raies d'émission étroites et stables à partir du mélange gazeux excité remplissant le cœur creux) et comme un filtre spatial via un accord de phase entre l’onde plasma et le mode optique guidé. Cette proposition réunit deux partenaires à savoir XLIM qui a une connaissance solide et reconnue dans le développement de la photonique fibrée et des sources laser et le LPGP qui est l'un des leader dans le développement de dispositifs micro-ondes pour la création de plasma. Dans un contexte de forte compétition internationale, de telles avancées devraient permettre de positionner stratégiquement la DGA française.

Le projet SIMATOD consiste à développer un outil de simulation robuste permettant d'évaluer le pouvoir atténuateur des ondes de détonation par les mousses aqueuses. L’intérêt d’un tel outil est motivé par les nombreux domaines d’application où l’usage d’une mousse aqueuse permet d’atténuer l’onde de choc initiée par la détonation d’un explosif. Ce pouvoir atténuateur se double d’une capacité à capturer les produits chimiques dangereux disséminés par l’explosion. L’atténuation des ondes de choc par des mousses aqueuses constitue un enjeu technologique important. Les nombreux travaux théoriques et expérimentaux n’ont pas permis jusqu’à présent d’aboutir à une expression analytique suffisamment simple ou à des abaques qui permettraient d’évaluer la pression comme une fonction de la distance et de la puissance de la charge pour des caractéristiques de mousses données. Dans ce contexte, la simulation numérique apparaît comme une piste pertinente pour répondre à ce besoin. Il reste que l’écoulement au sein d’une mousse aqueuse est complexe. Il s’effectue au sein d’un milieu composé de trois fluides (air, eau liquide et sa vapeur) et que de surcroît les changements de phases jouent un rôle important sans compter la géométrie fort complexe de la surface libre entre ces fluides. L’ambition de ce projet est de parvenir à construire un code robuste industriellement capable de simuler de tels phénomènes. Pour ce faire, on s’appuiera sur des modèles moyennés classiques pour les multi-fluides, qui permettent de contourner la complexité géométrique locale en introduisant de nouvelles variables dont le taux volumique de présence de chaque fluide. Puisque notre but est de simuler des détonations à partir d’un point, une hypothèse de symétrie sphérique est faite, ce qui permet de réduire le problème à un problème 1D. L’état de l’art ne permet pas aujourd’hui d’y aboutir raisonnablement sans lever les derniers verrous théoriques qui demeurent. Ce projet a donc pour vocation de s’y atteler. Disposer d’un outil de simulation robuste offre une opportunité réelle de développer une technologie duale qui intéresse de nombreux marchés civils (industrie et sécurité civile). C’est de surcroît une option réaliste pour valoriser les travaux déjà engagés grâce à la présence d’Eurobios dans ce consortium, éditeur de logiciel scientifique.

La demande mondiale croissante en énergie électrique nécessite l'utilisation de convertisseurs de puissance toujours plus efficaces afin de contrôler et distribuer les flux électriques entre les usines de production et les consommateurs tout en assurant une perte minimale. Les applications militaires bénéficieront également du développement de commutateurs plus performants. En effet, les systèmes d’armement doivent constamment être améliorés au niveau de leurs performances de lancement et de leur facilité de déplacement. Une des clés de ce succès repose sur la possibilité de contrôler et libérer instantanément de l’énergie (de manière répétitive ou non). Cette libération d’énergie est habituellement assurée par des composants classiques tels que des condensateurs mais peut l’être également par des commutateurs qui sont précisément l’objet de cette étude. En raison de ses propriétés inégalées, le diamant CVD constitue le matériau semi-conducteur ultime en vue de repousser les frontières de fonctionnement des dispositifs d’électroniques de puissance actuels. Les améliorations de la technique CVD assistée plasma permet désormais la synthèse de manière routinière de films de diamant intrinsèques ou dopés p, mais l'utilisation de ce matériau en électronique a été largement compromise par la difficulté à obtenir des cristaux exempts de défauts. Par ailleurs, la faible reproductibilité des caractéristiques des films est principalement liée à la présence de défauts étendus tels que des dislocations qui ont un effet catastrophique sur les tensions de claquage et les mobilités de porteurs. L’obtention d'une manière reproductible de cristaux de diamant pratiquement exempts de dislocations constitue l’un des verrous essentiels qui, si il était levé, pourrait permettre d’ouvrir la voie à une filière diamant pour l’électronique de puissance. Il s’agit ici de l’objectif principal du projet. Les dislocations dans les monocristaux CVD ont deux origines principales: (i) celles déjà présentes dans les substrats qui s'étendent dans la couche CVD, (ii) celles générées lors des premières étapes de la croissance épitaxiale ou à chaque reprise d’épitaxie. Ces dislocations se propagent inexorablement dans le sens de la croissance et émergent à la surface de la couche. Ce projet vise à fournir une meilleure compréhension des mécanismes de formation et propagation des dislocations dans le cristal de diamant et de leur interaction avec le front de croissance, avec l'objectif final de synthétiser des cristaux sans défauts. Notre approche consistera en un processus itératif : préparation de la surface des substrats par gravure, texturation ou masquage, suivi du dépôt de couches de diamant CVD qui seront ensuite caractérisées en utilisant des techniques pertinentes, telles que le TEM, la biréfringence, la cathodoluminescence ou la gravure sélective afin d'évaluer les types de dislocations formées et leur densités. Nous déterminerons ainsi les conditions qui permettront d’inhiber la formation de nouvelles dislocations, ou de faire en sorte que les dislocations existantes soient bloquées ou déviées afin qu’elle ne se propagent pas dans le cristal. Ce travail se basera sur des stratégies qui ont déjà fait leurs preuves pour d’autres matériaux semi-conducteurs tels que le GaN et qui seront mises en oeuvre pour la première fois lors de la synthèse de diamant. Les propriétés électroniques des meilleurs cristaux de diamant seront ensuite évaluées par des mesures de temps de vol et la possibilité d'utiliser ces cristaux en temps que substrats pour des croissances supplémentaires sera considérée. Ce projet réunira des partenaires qui sont experts dans la synthèse de semi-conducteurs à grande bande interdite et leur caractérisation (LSPM, LMGP, GEMaC) et la caractérisation des dislocations par TEM (CEMES). Il devrait enfin permettre l’obtention de cristaux de qualité électronique nécessaire au développement d’une filière technologique diamant pour l’électronique de puissance.

Les résonateurs à ondes de surface sont utilisés pour la stabilisation en fréquence des oscillateurs électriques dans la bande de fréquence 50 MHz – 4 GHz. Le besoin de résonateurs à ondes de surface (ROS) à des fréquences voisines ou supérieures au GigaHertz (GHz) présentant de faibles pertes d’insertion pour la réalisation d’oscillateurs de niveau de bruit de phase à 10 kHz de la porteuse maîtrisé inférieur à –135 dBc/Hz s’inscrit dans le développement de systèmes de détection embarqués de haute résolution (applications Radar). Compte tenu de l’état de l’art, des spécifications techniques et des contraintes dimensionnelles imposées pour ce type d’application, un tel oscillateur ne peut être réalisé qu’à l’aide d’un composant passif à ondes élastiques guidées, permettant ainsi d’envisager une solution viable et industriellement pertinente. Jusqu’à présent, seuls des matériaux mono-cristallins de très haute qualité structurelle et de composition maîtrisée ont permis les coefficients de qualité attendus, c’est à dire des produits QF (coefficient de qualité × fréquence) égaux voire supérieurs à 10^13. Néanmoins, les vitesses de propagation des ondes ainsi exploitées (ondes de Rayleigh, ondes de cisaillement transverses) ne dépassent pas les 5000 m.s-1. Compte tenu des limites technologiques des filières industrielles actuelles, particulièrement en termes de résolution de l’étape de lithographie pour la réalisation du transducteur d’excitation, fondé sur des peignes inter-digités périodiques, il n’est guère envisageable de dépasser les 3 GHz, ce qui nous place encore loin des bandes SHF (3-30 GHz) utilisées pour la défense et le spatial. Cependant, la possibilité de disposer de sources directement ajustées à la fréquence de travail permet de simplifier l'architecture des systèmes les hébergeant et de réduire les bruits additifs liés à toute opération de multiplication de fréquence. Dans le cadre de la Recherche Exploratoire Innovante (REI)/DGA n° 636974 0680238016, des résonateurs à ondes élastiques guidées sur substrats composites à base de couches de ZnO sur carbone-diamant nano-cristallin ont été développés pour mettre en place une solution capable de répondre aux besoins de sources très hautes fréquences (de 1 GHz jusqu’à la bande X) de grandes pureté spectrale, stabilité court terme et de faible bruit de phase au voisinage de la porteuse compatibles avec les applications Radar embarquées. Les ondes ainsi excitées présentent des vitesses de propagation pouvant dépasser les 10000 m.s-1, soit deux fois plus que les mono-cristaux classiquement utilisés pour les applications sources. Le projet OSCCAR a été organisé en deux phases destinées respectivement à des fins de détermination et caractérisation des solutions pertinentes (phase 1) et de leur pré-industrialisation (phase 2). La phase 1 a été soutenue par la DGA et effectuée dans le cadre de la REI n° 636974 0680238016. Dans ce cadre, l’utilisation de couches de carbone-diamant nano-cristallin ayant permis la réalisation de résonateurs à des fréquences voisines de 4 GHz présentant des produits QF de 3.10^12 s’est révélée cruciale pour démontrer le bien-fondé de l'approche. Nous proposons donc dans le contexte présent le développement de la phase 2 du projet, avec comme objectif central la démonstration de la viabilité industrielle d’un oscillateur à base des substrats étudiés précédemment et de son intérêt applicatif. Pour atteindre ce but, nous prévoyons une première étape de réalisation d'une source à 5 GHz permettant de régler les problèmes liés au conditionnement dur ROS (découpe de la puce, mise en boîtier), cette opération étant rendue complexe par l'usage de substrat épais de diamant. Par ailleurs, nous nous attacherons à optimiser la sensibilité des dispositifs aux effets paramétriques. Une fois ces aspects résolus, nous mettons en œuvre un résonateur en bande X que nous caractériserons pour une comparaison exhaustive avec l'état de l'art pour le spatial et la défense.