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

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  • ANTIBIO-T Développement de nouveaux agents antibactériens et antiparasitaires ayant pour cible la métalloenzyme GcpE

    Concevoir de nouveaux médicaments en bloquant une enzyme.
    Élucider et bloquer le mécanisme catalytique de GcpE, une enzyme absente chez les humains mais présente chez de nombreuses bactéries et chez certains parasites.

    Une nouvelle solution pour contrer les bactéries résistantes aux antibiotiques.
    La résistance de certaines souches bactériennes aux antibiotiques est une menace très sérieuse et il est urgent de trouver de nouveaux médicaments. Ainsi, l'élucidation de nouvelles voies biosynthétiques indispensables à la survie des bactéries peut représenter une solution à ce problème très préoccupant. La connaissance des mécanismes utilisés par les enzymes impliquées dans ces voies de biosynthèse peut aider les chimistes et les biochimistes à développer de nouveaux inhibiteurs qui conduiront à des antibiotiques d'un type nouveau.

    Chez la plupart des bactéries pathogènes (dont Mycobacterium tuberculosis, pathogène responsable de la tuberculose) et des bactéries opportunistes (Pseudomonas, Escherichia coli, etc) ainsi que chez le parasite Plasmodium falciparum responsable de la malaria, la synthèse de molécules appelées ‘terpénoïdes’, indispensables à la survie de ces microorganismes, est réalisée selon la voie du méthylérythritol phosphate (MEP). Comme l’être humain n’utilise pas la voie du MEP, on peut envisager de bloquer cette voie dans le but de synthétiser de nouveaux agents antibactériens et antiparasitaires.

    L'objectif de ce projet est d’élucider le mécanisme d’action de GcpE, l’avant dernière enzyme de la voie du MEP, et de concevoir des ‘inhibiteurs’, molécules capables de bloquer cette enzyme. GcpE est une métalloenzyme à centre fer/soufre c'est-à-dire qu’elle contient un cube présentant un atome de fer et un atome de soufre en alternance sur chaque sommet. Cette enzyme catalyse grâce à ce centre fer/soufre, le transfert de deux électrons et l’élimination d’une molécule d’eau. Un mécanisme réactionnel hypothétique a été écrit et nous nous proposons de le vérifier. Des molécules capables d’empêcher le bon déroulement de ce mécanisme seront également synthétisées.



  • Ca (Re-)Lase ! Laser à Nanotubes de Carbone (rechargé)

    Réalisation d'un laser à nanotubes, pompé électriquement, intégré sur silicium
    Les besoins de communication entre les différents cœurs au sein des microprocesseurs croissent de pair avec leurs montée en puissance. Ce projet ambitionne de résoudre un des verrous pour l'avènement de communications optiques dans les processeurs par la réalisation d'un laser à nanotube de carbone intégré sur silicium.

    La problématique des interconnections optiques
    Le domaine de la photonique silicium est très actif, que ce soit pour résoudre les problèmes des interconnections métalliques dans les microprocesseurs ou dans les télécommunications. La réalisation d'un tel « lien optique » implique le développement de fonctions de base, comme une source laser, un modulateur optique et un photo-détecteur. Il n'existe pas aujourd'hui de matériaux pouvant réaliser ces différentes fonctions et être intégré de façon monolithique avec le silicium.
    Les nanotubes de carbone sont un nano-matériaux relativement récent, présentant des propriétés optiques et électriques très originales, et pouvant en théorie réaliser l'ensemble des fonctions nécessaire à la réalisation d'un lien optique. Le projet « Ça (Re-) Lase ! » s'attaque à la première fonction nécessaire et la plus emblématique, la source laser sur silicium.
    Les nanotubes sont un matériau très versatile, présentant de fortes propriétés d'émission de lumière sous excitation électrique. Cette émission de lumière est accordable en longueur d'onde dans le domaine du proche infra-rouge en sélectionnant, par diverses techniques d'extraction, des nanotubes de carbone d'une structure bien particulière.
    Les retombées de ce projet sont bien plus large que la réalisation d'une source laser à nanotubes. La réalisation des fonctions optiques et électroniques en utilisant un seul et même matériaux offre de nouvelles perspectives dans la convergence de l'optique et de l'électronique. De plus, la « photonique des nanotubes » est un domaine en émergence, et les retombées potentielles dans les domaines de la modulation optique, de la biophotonique, du médical ou de l'environnement sont très grandes.



  • SocioPlug Cloud social sur des réseaux de plugs, pour un accès à l'information symétrique et respectueux de la vie privée

    SocioPlug, un cloud social pour ses données
    Très pratique le cloud pour archiver ses photos, vidéos et documents. On peut y accéder de n'importe où et sans risque de perte d'information. Mais pour stocker ses données personnelles, l'idéal serait de disposer d'un espace auquel on puisse se fier.

    Modèles de programmation et de déploiement, mécanismes de recherche d’information efficaces et surs, respectant la vie privée, dans le contexte d'une fédération de plug-computers
    De nombreuses initiatives citoyennes ont depuis tenté d’alerter l'opinion sur ces problèmes de dépendance et d’intimité numérique, mais peu d’utilisateurs ont encore pris conscience de l'importance et de l'étendue du problème, faute d'alternatives reconnues. Pour pallier à ce manque, plusieurs propositions telles que Freedom box ou BeedBox proposent des modèles basés sur l'auto-hébergement et les fédérations.
    Cet espace de dépôt et de collaboration auquel se fier, c'est ce que se propose de développer le projet SocioPlug. Le concept repose sur un réseau social permettant de grouper des particuliers, chacun des contributeurs possédant chez lui un petit serveur de type «plug«. Les plug computers sont de minuscules ordinateurs peu coûteux et très économes en énergie.

    Cependant, si le cloud est suffisamment mature pour proposer des modèles de programmation et de déploiement, ainsi que des mécanismes de recherche d’information efficaces, de tels modèles ne sont pas applicables dans le contexte d'une fédération de plug-computers. Comment garantir la sureté et la confidentialité dans un tel réseau ? Quels modèles de cohérence et de synchronisation développer ? Comment exécuter des requêtes efficaces et valoriser communautairement ces masses de données ? Comment associer confidentialité et collecte d’information ?



  • LightLab Développement de polymersomes avec possibilité de suivi par imagerie et activation à distance pour la libération de composés d’intérêt thérapeutique dans des tissus profonds

    LightLab
    Développement de polymersomes avec possibilité de suivi par imagerie et activation à distance pour la libération de composés d’intérêt thérapeutique dans des tissus profonds

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    Le projet vise la conception, synthèse et évaluation de polymersomes répondant à un stimulus extérieur, tel qu’une consigne redox, pouvant être utilisés dans des applications biomédicales. Selon l’hypothèse de travail, les linkers redox, qui relient les diblocks amphiphiles, se fragmentent à l’effet d’une réduction monoélectronique, conditions redox généré par des rayons X ou gamma à partir de l’eau, ou bien en présence de métaux de haut rang atomiques, selon le modèle d’Auger. Le succès du projet est conditionné à la mise au point des sondes redox efficace, hydrolytiquement stables permettant une fragmentation rapide, et également à une méthode de préparation des polymersomes biocompatibles, avec ou sans sensitizers métalliques incorporés. Les nanoparticles métalliques peuvent avoir un rôle double : ils permettent une génération d’électron efficace, et peuvent permettent éventuellement imager le nanomatériau dans des conditions in vivo. Deux plateformes de NP sont considérées dans ce projet ; les NPs d’oxydes de fer et le NP d’or, qui font partie des rares NPs non toxiques, biocompatibles dont l’utilisation est autorisée en thérapie humain. Le projet vise à tester des méthodes d’activations (radiolyse) « non-conventionnelles » aussi, impliquant des lasers X, fs pulsés. Ces méthodes peuvent apporter non seulement une résolution spatial (d’activation) bien plus élevé que l’irradiation conventionnelle et une efficacité de fragmentation accru, mais peuvent ouvrir la route vers de nouveaux types d’activations tels que l’activation holographique 3D.



  • Bieau Combining experimental and computational methods to study the impact of biomolecular hydration water on protein dynamics: application to intrinsically disordered proteins and solvent-free protein-polymer hybrids

    Exploration expérimentale et computationnelle de l'impact de l'eau sur la dynamique des protéines: application aux protéines intrinsèquement désordonnées et aux hybrides entre protéines et polymères
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    L'eau est la matrice de la vie. Elle joue des rôles essentiels dans les processus biologiques aux niveaux moléculaire et cellulaire, ce qui en fait la plus importante des molécules biologiques. L'eau est indispensable pour la structure, la stabilité, la dynamique et la fonction des macromolécules biologiques. Elle est partie intégrante des structures macromoléculaires, participe à la fonction biologique, module des mouvements macromoléculaires essentiels pour la fonction. Au cours des dix dernières années, les efforts internationaux se sont multipliés pour dévoiler les mystères des interactions complexes entre eau et macromolécules biologiques. Cependant, une compréhension profonde et une description détaillée des propriétés dynamiques et structurales de l'eau biologique et de leur impact sur les processus biologiques restent à atteindre. Plutôt que d’approfondir des connaissances existantes, notre projet s’attaque à deux questions très peu explorées. Tout d’abord, nous étudierons le rôle de l’eau dans une nouvelle classe de macromolécules importantes médicalement, les protéines intrinsèquement désordonnées (IDP). Bien que ces protéines n’aient pas de structure 3D bien définie dans leur état natif, elles accomplissent des rôles biologiques spécifiques. Nous travaillerons particulièrement sur la protéine tau humaine qui forme des entrelacs de neurofibrilles dans les cerveaux atteints par la maladie d’Alzheimer. Les IDP sont caractérisées par une composition en acides aminés très différente de celle des protéines repliées, enrichie en résidus chargés et polaires. Notre second objectif sera l’étude de la dynamique protéique dans le cas d’un hybride protéine-polymère dénué d’eau, inventé en 2009. Etonnamment, la couche de polymère semble conférer à la protéine une activité même en l’absence d’eau. Une telle matrice de polymère pourrait-elle remplacer l’eau dans son rôle de solvant de la vie ? Notre second objectif répondra à cette question.



  • PLASTIZOME Etude de la plasticité physique et fonctionnelle des protéasomes.

    Que régule et qui régule la nanomachine de dégradation des protéines ?
    Des dysfonctionnements de la nanomachine de dégradation des protéines qu’est le protéasome participent à la pathogenèse de maladies telles que les cancers ou les maladies neurodégénératives. Il est donc important d’identifier i) les processus cellulaires dans lesquels le protéasome est impliqué, ii) les facteurs influençant son activité.

    Identification et caractérisation des partenaires du protéasome (PROTEA-ZOME).
    Le protéasome est une nanomachine qui dégrade les protéines. Il est présent dans toutes les cellules eucaryotes. Son activité est cruciale pour une large variété de processus cellulaires fondamentaux (régulation du cycle cellulaire, dégradation des protéines oxydées ou mal repliées, réponse au stress, réponse immunitaire…..). Il reste encore probablement à découvrir des processus cellulaires dans lesquels le protéasome est impliqué ainsi qu’à élucider les mécanismes moléculaires par lesquels il intervient dans ces processus. Des études récentes ont montré que de nombreuses et diverses protéines y sont associées et que l’association du protéasome à différents partenaires oriente les fonctions auxquelles il participe et peut moduler son activité.
    Dans ce projet, nous nous proposons d’identifier et caractériser les partenaires physiques et fonctionnels du protéasome (PROTEA-ZOME). Un niveau élevé de l’activité du protéasome semble associé à la tumorigenèse. De façon intéressante certaines cellules transformées sont plus sensibles à l’inhibition du protéasome que les cellules non malignes. Les inhibiteurs du protéasome sont utilisés dans le traitement de certains cancers. Il est donc important d’identifier les facteurs influençant le niveau d’expression et l’activité du protéasome et d’explorer les fonctions auxquelles il participe dans différentes conditions physiologiques.



  • SUPERNAM Membranes Super Non-adhésives pour des procédés de traitement des Eaux Durables

    SuperNAM
    La filtration membranaire est devenue une technologie de choix utilisée dans la production d’eau potable, le traitement d’eaux usées et le dessalement d’eaux de mer. Le rétention de solutés, macromolécules ou colloïdes est inhérente à ce procédé et conduit à la formation de dépôts sur les membranes, qui constituent le talon d’Achille de ces technologies. Bien qu’il ne soit pas possible d’éviter ces dépôts, il serait d’un intérêt majeur que de rendre ces dépôts non adhérents à la surface.

    L'objectif est de créer des surfaces filtrantes ayant la propension la plus faible à adsorber des macromolécules ou des colloides.
    On estime que la lutte contre les effets du colmatage représente jusqu’à 40 % des coûts de fonctionnement des procédés membranaires appliqués au traitement des eaux ou en agro alimentaire. C’est pourquoi l’enjeu le plus important aujourd’hui lorsque l’on conçoit des membranes ou des procédés membranaires est de rendre les dépôts colmatants aussi réversibles que possible, c’est-à-dire de réduire significativement l’adhésion des molécules colmatantes à l’interface eau-membrane. Pour ce faire, deux problèmes doivent être abordés simultanément : la surface de membrane et la structure poreuse doivent être adaptées. Cette approche doit contribuer à développer des systèmes durables de traitement des eaux en réduisant le demande énergétique par m3 d’eau produite, en réduisant les besoins en produits de nettoyage des installations et en allongeant la durée de vie des membranes. Si pon peut réduire le colmatage irréversible par un facteur deux, on estime pouvoir réduire les coûts de fonctionnement de 20% environ.



  • SUMO and IFN Rôle de SUMO dans la voie interféron : identification des protéines SUMOylées en réponse aux interférons

    Rôle de SUMO dans la réponse à l’interféron (IFN)
    Les phénomènes de résistance de certains patients au traitement par l’IFN pourraient être dus à des modifications post-traductionnelles de régulateurs clés dans l’action des IFN. La détermination des effets de SUMO dans l’action de l’IFN et l’identification des protéines conjuguées à SUMO en réponse à l’IFN ouvrira de nouvelles perspectives de recherche.

    Identification des protéines conjuguées à SUMO en réponse à l’interféron et implication de la SUMOylation dans cette réponse.
    Les interférons (IFN) sont une famille de cytokines impliquée dans diverses activités biologiques. Identifiés et nommés pour leur activité antivirale, les IFN exercent des activités immuno-régulatrices, anti-prolifératives et apoptotiques. Ils sont utilisés avec succès en thérapie dans le cas de certains cancers, de certaines maladies virales ou de la sclérose en plaque. Cependant, la réponse aux IFN est limitée car certains patients sont résistants au traitement. Des progrès restent donc à faire pour mieux comprendre les mécanismes d’action des IFN. Ils agissent sur les cellules en activant la voie de signalisation JAK/STAT afin d’induire la transcription de plus de 300 gènes (ISG : IFN-Stimulated Genes) dont les produits sont les médiateurs des activités biologiques des IFN. Un grand nombre d’entre eux ainsi que certains régulateurs clés de la production des IFN ou de signalisation des IFN subissent des modifications post-traductionnelles les conjuguant à l’ubiquitine ou à une protéine de la même famille dénommée SUMO (Small Ubiquitin MOdifier). Le rôle de SUMO dans la régulation cellulaire et la défense antivirale en réponse à l’IFN est peu connu et la SUMOylation des protéines en réponse à l’IFN n’a pas été étudiée. Ainsi, nous proposons d’étudier les effets de SUMO sur la réponse IFN afin de mieux comprendre l’action de cette cytokine.
    On étudiera l’impact de SUMO sur 1- la production de l’IFN suite à une infection virale, 2- la signalisation de l’IFN et la transcription des gènes cibles, 3- l’induction des activités biologiques en réponse à l’IFN. De plus, nous utiliserons une nouvelle approche protéomique que nous avons récemment validé pour identifier les protéines conjuguées à SUMO en réponse à l’IFN. Cette étude apportera un éclairage nouveau sur le rôle de SUMO sur l’action de l’IFN et sur la réponse immune innée.



  • BR4CP (Business Recommendation for Configurable Products) Modèles et algorithmes pour le conseil et et la gestion des préférences en configuration de produit

    Modèles et algorithmes pour le conseil et et la gestion des préférences en configuration de produit
    La configuration en ligne de produit, l'un des principaux freins est la difficulté qu'a l'internaute à pouvoir se diriger sur un produit qui satisfait ses préférences : l'espace de recherche est alors un espace combinatoire. L'objectif de notre projet est d'explorer comment les configurateurs peuvent conseiller le client et l'orienter dans ses choix, comme le font les systèmes de recommandation, mais sans perdre leur capacité à travailler sur des domaines combinatoires.

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    Scientifiquement, l'originalité du projet repose sur deux idées maîtresses : d'une part l'utilisation de techniques d'apprentissage pour la résolution de problèmes combinatoires ; d'autre part le recours à des approches du problème par compilation non seulement du catalogue ou des indicateurs clients, mais aussi du modèle de recommandation. Ce projet est un projet de recherche fondamentale qui s'étend sur 3 ans, entre l'Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT), le Laboratoire en Informatique et Robotique et Microélectronique de Montpellier (LIRMM) et le centre de recherche en informatique de Lens (CRIL), mais il n'est pas purement académique. La présence d'industriels compétents spécialisés dans la mise au point de logiciels de configuration, Cameleon Software, IBM et Renault, fourniront au projet une expertise sur les besoins réels et une base de problèmes significatifs (case study). Il s'inscrit dans les axes de recherche majeurs pour le commerce électronique que sont le développement systèmes de recommandation et la configuration en ligne. Il vise à développer pleinement la fonction conseil et la prise en compte des préférences client dans les systèmes orientés configuration, qu'il s'agisse de configuration B2B « classique « (configuration d'objets techniques) ou d'exploration interactive d'un catalogue en B2C (de type « preference-based search « ou exploration interactive). Pour ce, il se propose de mettre en commun les acquis des deux types de systèmes en étudiant conjointement techniques d'apprentissage, de filtrage collaboratif et de compilation et/ou de propagation de préférences. A notre connaissance, cette approche est tout-à-fait originale vis-à-vis de l'état de l'art national et international.



  • EVIDEN Exploration et VIsualisation de Données rElationnelles dyNamiques

    EVIDEN : Exploration et VIsualisation de Données rElationnelles dyNamiques
    Nous nous intéressons dans le projet EVIDEN à un axe de recherche émergeant de la visualisation d'information, l'exploration visuelle de données relationnelles dynamiques que nous représentons par des graphes. Notre objectif est d'avancer tant sur les plans conceptuels que méthodologiques pour concevoir des méthodes et algorithmes pour la représentation et la navigation dans de telles données.

    Visualisation, exploration et interaction avec des données relationnelles dynamiques modélisées par des graphes
    Nous avons pour identifié trois aspects liés au dynamisme des données sur lesquels nous souhaitons contribuer. Le premier porte sur l'évolution de la topologie des réseaux. Le deuxième est sur l'évolution d'attributs associés aux éléments et relations de ces réseaux. Ces deux premiers aspects portent plus particulièrement sur l'évolution non prédictible de ces réseaux. A l'opposé, le troisième aspect auquel nous nous sommes intéressés porte sur des évolutions prédictibles (quelles soient topologiques ou sur les attributs) car résultantes de l'interaction utilisateur.
    Le domaine d'application cible de nos travaux de recherche est la bioinformatique et la biologie des systèmes. Nous avons proposé des prototypes permettant l'exploration visuelles de plusieurs types de réseaux issus de ce domaine, que ce soit les réseaux métaboliques (modélisant les réactions biochimiques d'un organisme), les réseaux d'interaction de protéines ou encore les réseaux d'interaction entre petits ARN non-codants. Nous avons aussi à la fin du projet entamé un travail sur l'analyse de réseaux sociaux.



  • 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.



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