L'Agence nationale de la recherche Des projets pour la science

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  • LEMA Assemblage de microcomposants en milieu liquide

    Assemblage de microcomposants en milieu liquide
    A la croisée de l’intérêt industriel pour l’assemblage de composants micrométriques hétérogènes et de la tendance académique vers la miniaturisation, ce projet vise l’assemblage de produits embarquant des composants de taille micrométrique, issus de la recherche en nanotechnologie : capteurs chimiques et environnementaux, éléments
    biomédicaux … L’objectif de ce projet est de permettre ce transfert en
    proposant des outils d’assemblages innovants et adaptés à l’échelle du micron.

    Effets d'échelles et forces associées
    L’environnement liquide se justifie par les effets d’échelle et les forces associées. Par ailleurs, à côté des
    solutions robotiques miniaturisées toujours lentes à cette échelle, les projets européens Hydromel et Golem
    et le projet ANR Pronomia ont permis récemment des avancées prometteuses dans le domaine de
    l’assemblage en environnement liquide. En outre, les objets biologiques et de nombreux procédés de
    microfabrication requièrent la présence de liquide. L’originalité de notre projet est de se focaliser sur des
    milieux liquides qui permettent l’exploitation de champ de force à courte distance. Ce projet propose
    l’utilisation d'un système de microfluidique pour le déplacement de composants, l’emploi judicieux de
    champs de forces électrostatique et magnétique pour le positionnement, ainsi que la fonctionnalisation de
    surface pour l’attachement.



  • EMMA-PIV Expérimentations et Modélisations pour la Multiplication d’Applications des Panneaux Isolants sous Vide

    Super isolation thermique des bâtiments par panneaux isolant sous vide (PIV)
    Expérimentations et Modélisations pour la Multiplication d’Applications des Panneaux Isolants sous Vide

    Enjeux et objectifs
    L'amélioration de l'efficacité énergétique de l'enveloppe du bâtiment en rénovation constitue le premier levier de réduction des rejets de gaz à effet de serre. En isolation thermique par l'intérieur, technique la plus répandue, on se heurte à l'absence de solutions acceptables techniquement et économiquement pour les planchers (travaux induits) et pour les murs (perte de surface habitable). Ces deux cas nécessitent le recours aux super isolants thermiques dont les plus performants sont les panneaux isolants sous vide (PIV), 6 à 10 fois meilleurs que les isolants traditionnels.
    Le projet « EMMA-PIV » vise à garantir et améliorer leur aptitude à l’emploi sur des durées de vie acceptables pour le bâtiment (50 ans) pour des applications qui sont sollicitées, même brièvement, par des températures et des humidités élevées.
    Deux objectifs sont donc poursuivis dans le projet :
    • la prévision de durée de vie en conditions réelles par la modélisation des phénomènes physiques en jeu ;
    • l'élargissement des domaines d'applications par l’augmentation de l’étanchéité et de la résistance aux fortes températures et/ou humidités.

    Il y a un double enjeu attaché à ce projet.
    Un enjeu énergétique et environnemental, car ce projet vise le développement de solutions PIV conciliant les impératifs de performance et la demande du marché, pour des applications de plus en plus variées (toitures, isolation par l’extérieur, équipements de production et distribution de chaleur, émetteurs de chaleur, …).
    Un enjeu industriel et social également, car tout progrès réalisé dans la connaissance des comportements et l’amélioration des complexes barrières permettra le développement du marché des PIV, par l’extension du domaine d’emploi et la création de marges de manœuvre techniques permettant de mieux maîtriser le compromis performance / coût.



  • R-ECOLOGS Réponses des Coraux aux Stress Locaux et Globaux : des gamètes aux adultes

    Réponses des Coraux aux Stress Locaux et Globaux: des gamètes aux adultes
    Les coraux Scléractiniaires, constructeurs de récifs, sont à la base de l’extraordinaire biodiversité marine présente dans les récifs coralliens. Malheureusement aujourd’hui le cycle de vie entier des coraux est menacé par les stress locaux et globaux, agissant de manière individuelle ou combinée. Une meilleure compréhension de la réponse des coraux aux stress locaux et globaux est aujourd’hui cruciale pour améliorer au niveau local la conservation de la biodiversité des coraux.

    Enjeux et objectifs
    Le projet R-ECOLOGS a pour objectif de mieux comprendre les effets des contaminations locales et la température sur la réponse des coraux adultes mais aussi des jeunes stades de vie. Ce projet comblera un manque réel de connaissance sur la réponse des coraux aux effets des stress locaux et globaux, et il évaluera aussi l’influence du passé de contamination des coraux sur leur capacité de tolérance à la hausse de la température. A travers une meilleure compréhension des effets des contaminations locales (pollution, salinité, turbidité, sédimentation) sur les coraux, ce projet permettra aussi le développement d’indicateurs précoces de l’état de santé des coraux, qui permettront de pouvoir mettre en place des mesures au niveau local (e.g. modification des critères de la qualité de l’eau) avant que des dommages irréversibles soient observables au niveau des populations.
    Avec des thématiques sur la caractérisation de l’état de contamination, le développement d’outils proactifs pour évaluer l’état de santé des coraux, et l’étude de la réponse des coraux (des gamètes aux adultes) aux combinaisons de stress individuels et multiples, ce projet apportera des informations indispensables et innovantes pour évaluer, anticiper et répondre à l’interaction entre les changements globaux et les pressions locales. Les résultats de ce projet devrait permettre dans l’avenir une gestion durable de la biodiversité des récifs coralliens dans le contexte actuel des perturbations locales et globales subies par les écosystèmes aquatiques.



  • PARADISE PhotovoltAïque intégRé au réseAu électrique avec stockage DIStribuE

    PARADISE
    PhotovoltAïques integRés aux réseAux électriques avec stockages DIStribuEs

    optimiser un microréseau avec forte pénétration de renouvelable
    L’idée directrice du travail est de définir et de développer des techniques de clustérisation de réseaux de distribution. Ces techniques devront créer des poches suffisamment viables (pour une durée définie) énergétiquement et munies de moyens de communication. Les principaux points du projet sont :
    • Définir une nouvelle architecture électrique en divisant les réseaux électriques en Clusters
    • Identifier comment les sources PDEs ( EnR), les SEDs (VEs), peuvent participer au réglage de la fréquence et de la tension pour les différents régimes de fonctionnement au niveau d’un cluster
    • Proposer les stratégies de contrôle/commande des sources EnR, des VEs et des SEDs pour différents modes de fonctionnement d’un cluster, en particulier de la participation au réglage de tension et de fréquence
    • Proposer les solutions pour rendre le fonctionnement d’un cluster le plus stable possible pour différents régimes de fonctionnement
    • Proposer les stratégies d’exploitations pour différents modes de gestion d’un cluster
    • Etudier le comportement dynamique du passage mode interconnecté/poches ilôtées et inversement
    • Tester les solutions proposées en laboratoire sur des simulateurs temps-réel
    • Evaluer la pertinence technico économique en environnement réel des solutions de contrôle/commande et proposer une optimisation de l’empreinte environnementale de ces solutions.
    • Spécifier les recommandations et les disséminations pertinentes à partir des retours du projet.



  • Q-NOM Nano-Optomécanique Quantique

    Systèmes hybrides spin- nanorésonateur mécanique
    Coupler un nanorésonteur mécanique et un qubit

    Coupler un nanorésonteur mécanique et un qubit
    Les efforts expérimentaux considérables déployés par plusieurs groupes dans le monde lors des 5 dernières années ont récemment permis d’amener et d’observer un oscillateur mécanique macroscopique dans son état quantique fondamental de vibration. L’objectif principal du projet était d’aller au-delà avec pour objectif de préparer des systèmes permettant à terme de créer des états mécaniques non classiques. Pour cela la stratégie développée consistait à coupler fortement l’oscillateur à un système quantique externe et à réaliser un couplage fort entre son état quantique et les vibrations de l’oscillateur. La combinaison de ces deux systèmes définit ce qu’on appelle un système hybride nanomécanique et ce projet a permis d’explorer les premières signatures du couplage entre un nanorésonateur et le spin électronique d’un centre coloré NV dans le diamant. On s’est attaché à étudier le couplage magnétique entre ces deux objets, basé sur de forts gradients du champ magnétique, et en particulier le régime de couplage paramétrique dans lequel les vibrations du nanorésonateur modulent l’énergie du qubit. L’objectif était de construire un système hybride dont les deux composantes pouvaient être mesurées simultanément, on a donc développé conjointement les techniques de mesure et de manipulation du nanorésonateur de taille sub-longueur d’onde permettant de réaliser des mesures de force ultrasensibles



  • GPYRONE Désymmetrisation de l’a,a'-dimethoxy-g-pyrone pour un accès rapide à une large diversité moléculaire

    Désymmetrisation de l’a,a'-dimethoxy-g-pyrone pour un accès rapide à une large diversité moléculaire
    La méthode de desymmetrisation que nous avons mis au point permet d'atteindre de façon rapide et efficace des molécules proches de produits naturels. Nous avons ainsi visé l'ocellanopyrone mais aussi des analogues de l'auréothine, une molécule aux propriétés biologiques très intéressantes.

    Comprehension de la photosensibilité de l'aureothine et acces enantio et diastereoselective de l'ocellanopyrone
    Les objectifs initiaux comportaient la synthèse d’analogues de l’auréothine, un produit naturel dont nous maitrisons la synthèse et dont nous avons révélé, en collaboration avec Janssen R&D, les propriétés antiprolifératives intéressantes. Cette molécule étant sensible à la lumière, nous avions pour objectifs d’identifier et de palier aux origines de cette instabilité tout en préservant une activité biologique intéressante. De manière décisive, les molécules synthétisées lors de ce programme devaient être photo-stables avant toute évaluation par notre partenaire industriel.
    En parallèle, nous avions pour objectif la synthèse de l’ocellanopyrone, un produit naturel dont la synthèse diastéréo- et énantioselective est à établir et pour laquelle nous avions imaginé une stratégie basée sur la désymétrisation de l’a,a’-dimethoxy-g-pyrone établie lors de nos travaux sur l’auréothine.



  • ISICAP Supercondensateurs à base de Nanostructures de Si

    Supercondensateurs à base de nanostructures de silicium pour le stockage de l’énergie
    Le projet ANR ISICAP a pour objectif d’explorer de nouveaux concepts et de développer de nouvelles architectures de supercondensateurs pour l’intégration dans les circuits électroniques.

    Micro-supercondensateurs pour le stockage électrochimique de l’énergie
    Le développement de dispositifs intégrés pour le stockage de l’énergie est aujourd’hui un enjeu majeur pour l’alimentation de nombreux appareils de la vie courante. En raison notamment d’une durée de vie bien plus élevée et d’un fonctionnement sur une plus grande gamme de température ainsi que d’une plus grande densité de puissance, les supercondensateurs représentent une alternative ou un complément aux batteries pour de nombreuses applications. Cependant l’intégration de micro-supercondensateurs performants dans les procédés actuels de fabrication microélectronique reste problématique. Ces micro-supercondensateurs contiennent en effet le plus souvent un électrolyte liquide qui ne résiste pas aux conditions requises (quelques minutes à plus de 250°C) et le remplacement des électrolytes liquides par des électrolytes solides présentant une meilleure résistance thermique se traduit par une nette dégradation des performances. Dans ce contexte, le projet ISICAP vise à développer de nouveaux supercondensateurs à base d’électrodes de silicium nanostructurées et d’électrolyte solide pouvant être intégrés dans les procédés de microfabrication.



  • SexChange L'évolution du sexe dans des environnements changeant dans le temps et dans l'espace

    L'évolution du sexe dans des environnements changeant dans le temps et dans l'espace
    Comprendre l'évolution et le maintien de la reproduction sexuée représente l'un des enjeux majeurs de la biologie de l'évolution: bien que de nombreux coûts soient associés à ce mode de reproduction, celui-ci est très répandue chez les eucaryotes, et un nombre important d'espèces se reproduisent uniquement par voie sexuée. Comprendre pourquoi ce mode de transmission de l'information génétique est si répandu demeure l'un des problèmes fondamentaux en biologie.

    Comprendre les forces évolutives jouant sur le sexe par une double approche, théorique et expérimentale
    Le projet SexChange propose d'explorer les pressions sélectives jouant sur le sexe dans différents types d'environnements par des approches théoriques et expérimentales. La partie théorique consistera à utiliser des modèles de paysage adaptatif représentant un certain nombre de traits phénotypiques quantitatifs sous sélection. De manière intéressante, ces modèles capturent différents aspects de la complexité des interactions entre gènes: distribution d'épistasie, effets compensatoires possibles entre mutations. Ils ont été de plus en plus utilisés ces dernières années pour explorer la dynamique de l'adaptation et générer des prédictions sur les distributions d'effets des mutations sur la valeur sélective, mais restent peu utilisés pour étudier l'évolution des systèmes de reproduction. Nous utiliserons des approches analytiques couplées à des simulations pour explorer la sélection pour le sexe (i) en environnement stable, ou dans des environnements changeant (ii) dans le temps ou (iii) dans l'espace. Le second objectif du projet et de tester les prédictions théoriques par des expériences d'évolution sur des rotifères (Brachionus plicatilis) dans différents types d'environnement. Les rotifères monogonontes sont un système particulièrement intéressant pour explorer les pressions sélectives jouant sur le sexe: ils sont facilement cultivés en laboratoire, ont des temps de génération courts et deviennent sexués en réponse à un stimulus environnemental. Nous utiliserons ces organismes pour explorer les effets du sexe sur la moyenne et la variance de valeur sélective entre descendants dans différentes conditions: environnement stable avec plusieurs tailles de population, environnement changeant dans le temps ou l'espace (en considérant différents degrés de complexité des changements environnementaux). Cette combinaison d'approches théoriques et expérimentales devrait être à l'origine de nouvelles avancées sur l'une des questions majeures en biologie.



  • TecItEasy Effets conjugués de l’expansion des plantations d’arbres et du changement climatique sur le fonctionnement hydro-sédimentaire des bassins versants tropicaux de montagne: la diversité microbienne aquatique comme un proxy de la conversion d’usage des terres

    Diversité microbienne aquatique: indicateur de santé des agro-écosystèmes en conversion
    Effets conjugués de l’expansion des plantations d’arbres et du changement climatique sur le fonctionnement hydro-sédimentaire des bassins versants tropicaux de montagne: la diversité microbienne aquatique comme un proxy de la conversion d’usage des terres.

    Plantations d’arbres et changement climatique: réponse hydro-sédimentaires des agro-écosystèmes.
    L'expansion mondiale des plantations monospécifiques entraîne une simplification rapide de la mosaïque paysagère, et est soupçonnée d’accélérer la dégradation de l’environnement (sols, ressources en eau, érosion de la diversité fonctionnelle microbienne). Dans de nombreux bassins versants tropicaux, les effets conjugués des pressions économiques, démographiques et climatiques devraient aggraver les externalités indésirables de cette conversion des terres non maîtrisée.

    TecItEasy est un projet exploratoire de 3 ans dont l'originalité repose sur (i) la collecte simultanée de données sur l’usage des terres et les pratiques agricoles/forestières, hydrologiques, géochimiques et microbiologiques, dans un bassin versant de moyenne montagne du réseau SOERE-RBV situé au nord du Laos, (ii) l'analyse et l’intégration de ces données au moyen d’approches cartographiques et de modélisation, et (iii) la traduction des résultats en recommandations pratiques pour la gestion raisonnée des terres.

    Le projet vise à clarifier 1) la réponse hydro-sédimentaire d'un bassin versant en cours de conversion cultures annuelles/jachères - plantations pérennes, 2) les types de mosaïques paysagères susceptibles d’optimiser conjointement productivité et durabilité, 3) si une typologie des assemblages bactériens aquatiques peut servir d'indicateur de la santé des agro-écosystèmes et de leurs dynamiques.



  • ActiFind Traces d’émetteurs alpha dans les réseaux publics: de la détection directe en phase liquide à l’identification

    Traces d'émetteurs alpha dans les réseaux publics:
    De la détection directe en phase liquide à l'identification

    Enjeux et objectifs
    La mesure des faibles quantités d'émetteurs alpha à l'état de traces dans les réseaux d'eau potable est devenue un enjeu majeur pour notre société. Cet enjeu tient aussi bien aux raisons de sécurité nucléaire que de la lutte contre le terrorisme. Les récents événements dramatiques de Fukushima et le contexte géopolitique ont démontré la vulnérabilité de nos populations face à ce type de menace. La dissémination de matière radioactive dans l'environnement d'une manière intentionnelle (acte terroriste) ou non (accident majeur sur un réacteur nucléaire) doit pouvoir être évaluée le plus rapidement possible après son fait générateur afin que les gouvernements puissent prendre les décisions qui s'imposent afin de protéger les populations. Nous proposons dans le cadre de ce projet de finaliser puis de pré-industrialiser un capteur analytique de radioactivité portable permettant grâce à une assistance électrochimique incluse, d'identifier puis de quantifier les émetteurs alpha directement au sein de solutions aqueuses par simple immersion. Le capteur proposé ici à l'étude est constitué par un détecteur de rayonnement à base de silicium dont une des faces est recouverte de diamant rendu conducteur par dopage au bore. La limite de détection cible est de quelques Bq/L par radionucléide. Un des atouts majeurs de ce nouveau capteur tient dans le fait qu'il est utilisable sans traitement sophistiqué sur le milieu mesuré, et entièrement décontaminable donc réutilisable indéfiniment.



  • GLAD Rôle des heteromères formés par les récepteurs dopamine-glutamate et de signalisation dépendante du calcium nucléaire associée dans l'addiction

    A la recherche de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement des addictions
    Le but de ce projet est d’étudier les réponses moléculaires, cellulaires et comportementales induites par la cocaïne dans le but d’identifier de nouvelles cibles et de développer des outils pharmacologiques originaux pour le traitement des addictions.

    Rôle des hétéromères formés entre les récepteurs de la dopamine et du glutamate dans les adaptations à long terme induites par la cocaïne
    Les addictions sont associées à un déséquilibre entre les transmissions utilisant la dopamine (DA) et le glutamate (Glu) dans le cerveau. Les stratégies thérapeutiques actuelles ont pour but de moduler les récepteurs de ces deux neurotransmetteurs mais la perte d’efficacité au cours du temps et l’apparition d’effets secondaires soulignent l’importance de développer des stratégies alternatives. Les travaux antérieurs du coordinateur de ce projet ont montré le rôle capital joué par l’interaction directe (hétéromérization) entre les récepteurs D1 de la DA (D1R) et les récepteurs au Glu de type NMDA (NMDAR) dans le contrôle de la plasticité neuronale et de certaines réponses moléculaires induites par la cocaïne in vivo chez la souris. Sur la base de ces découvertes, un des objectifs majeurs du projet GLAD est d’explorer si la formation des hétéromères DAR/NMDAR est modulée par la cocaïne in vivo et si ces hétéromères ont un rôle fonctionnel dans les adaptations à long-terme induites par cette substance addictive. Le coordinateur de ce projet a également montré que le blocage des hétéromères D1R/NMDAR diminuait de façon importante les flux calciques au travers des NMDAR ce qui conduit à une réduction drastique des taux de calcium (Ca2+) nucléaires. De manière intéressante, le Dr Hilmar Bading, partenaire Allemand de ce projet, a fait l’observation originale que la signalisation dépendante du Ca2+ nucléaire représentait un lien crucial entre les changements d’activité neuronale, l’expression de gènes, la plasticité neuronale à long terme, l’apprentissage et la mémoire. Le second objectif de ce projet GLAD est donc d’étudier le rôle encore inconnu du Ca2+ nucléaire en aval des hétéromères DAR/NMDAR dans le contexte de l’addiction.



  • MetAlz Cellular origins of metabolic deficits in Alzheimer's disease

    Le métabolisme dans la maladie d'Alzheimer : un marqueur prédictif et une cible potentielle
    L'hypométabolisme du glucose cérébral, un indicateur fiable des déficits synaptiques précoces de la maladie d'Alzheimer (MA), pourrait être à l'origine, ou contribuer fortement, aux pertes cognitives et neuronales irréversibles de la MA. Une meilleure compréhension de ce processus s'avère essentielle à la conception de nouvelles cibles thérapeutiques.

    Caractérisation des déficits métaboliques cérébraux précoces de la MA
    Les nombreux échecs des thérapies symptomatiques de la MA sont très certainement dues au fait que les patients sont généralement traités trop tardivement alors que les dommages sont déjà irréversibles. Dans ce contexte, la visualisation d'une diminution de l'activité métabolique cérébrale par Tomographie par Emission de Positons s'est révélée être un indicateur fiable des troubles synaptiques neuronaux précoces apparaissant bien avant les pertes neuronales.
    En plus d'être un indicateur prédictif, le métabolisme énergétique cérébral est essentiel aux fonctions neuronales et à l'intégrité du tissu nerveux. Bien que ces altérations précoces dans la MA puissent être à l'origine, ou tout du moins contribuer aux processus neurodégénératifs tardifs, il n'existe toujours pas à l'heure actuelle de modèle permettant d'expliquer ces déficits métaboliques. Une meilleure connaissance de ce mécanisme cellulaire et moléculaire s'avère donc essentielle à la conception de nouvelles stratégies thérapeutiques pour la MA.



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