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

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  • FREEFLOW Liquides (presque) sans parois - Hydrodynamique (presque) sans contact.

    FREEFLOW
    Liquides (presque) sans parois - Hydrodynamique (presque sans contact).

    Un nouveau territoire: l'hydrodynamique «suspendue«.
    Le comportement d'un liquide sur un solide est principalement dicté par la condition de Navier, éventuellement modifiée à petite échelle par un glissement, très étudié récemment par différentes équipes. Il en résulte que des gouttes ont tendance à s'accrocher à un substrat où ne s'y déplacent qu'à des vitesses très modestes. La résistance de la ligne de contact en est la principale responsable, et celle ci a reçu ces trente dernières années une attention soutenue. Ici, nous nous sommes proposés de regarder une limite très différente, où le contact liquide/solide est presque supprimé. Classiquement, on peut réaliser cette condition de non-contact par des effets thermiques sur une surface très chaude (effet Leidenfrost). Un premier aspect du projet a été également d'étudier de nouvelles méthodes permettant d'y parvenir par vibration ou mise en mouvement du substrat, éventuellement liquide, injection d'air à travers lui, ou en utilisant des propriétés de surface inhabituelles (super-hydrophobie). Une fois ces conditions de «non contact' ou «non mouillage« réalisées, la dynamique de gouttes (ou de volumes liquides plus importants) a été explorée par des expériences complémentaires s'attaquant aux questions suivantes: qu'est ce qui gouverne la friction résiduelle, quel est le volume maximal que l'on peut faire léviter, comment peut on contrôler et manipuler des gouttes dans ces situations, en vue d'éventuelles applications? Nous nous sommes également intéressés aux comportements non-linéaires remarquables que présentent les ondes de surface dans ces situations très inhabituelles. La modélisation au sens de l'hydrodynamique physique a été très développée, avec même une exploration numérique lorsque cela était nécessaire.



  • electroVORTEX Des nanosondes ultra-sensibles pour explorer les distributions de charges électriques dans les supraconducteurs

    Des nanosondes ultra-sensibles pour explorer les distributions de charges électriques dans les supraconducteurs
    Le but fondamental du projet electroVORTEX est d'apporter la première preuve expérimentale directe de l'accumulation de charge électrique au coeur d'un vortex. Au delà de son fort impact sur la physique fondamentale de la «matière de vortex«, une telle découverte offrirait de nouvelles opportunités en termes d'applications des supraconducteurs à haute température au transport de courants intenses ainsi qu'aux dispositifs électroniques.

    Démontrer expérimentalement l’accumulation de charge électrique au coeur d’un vortex dans un supraconducteur.
    Soumis à un champ magnétique extérieur, les supraconducteurs de type I expulsent le champ magnétique, tandis que dans les supraconducteurs de type II le champ peut pénétrer dans la région supraconductrice sous forme de tubes de flux appelés vortex d'Abrikosov. Les prévisions théoriques indiquent qu'il existe au coeur d'un vortex une redistribution de la charge électrique qui produit un champ électrostatique comparable à celui d'un dipôle de quelques Debyes. Des expériences d'effet Hall et de résonance magnétique nucléaire ont suggéré l'existence d'une accumulation de charge au coeur d'un vortex, mais leur interprétation reste controversée. Le but fondamental du projet electroVORTEX est d'apporter la première preuve expérimentale directe de l'accumulation de charge électrique au coeur d'un vortex. Des nanosondes ultra-sensibles telles les molécules fluorescentes individuelles et les pointes de microscope à effet tunnel seront utilisées pour déterminer la distribution de charge des vortex à l'échelle nanométrique. La présence d'une charge au sein d'un vortex devrait influencer sévèrement l'interaction entre vortex ainsi que le phénomène de piégeage des vortex, avec la possibilité de stabiliser les vortex dans des réseaux denses. Au delà de son fort impact sur la physique fondamentale de la «matière de vortex«, une telle découverte offrirait de nouvelles opportunités en termes d'applications des supraconducteurs à haute température au transport de courants intenses ainsi qu'aux dispositifs électroniques.



  • BIVANDEV "Chromatine bivalente et destin cellulaire"

    Etude d’un nouvel acteur du contrôle du destin cellulaire
    La compréhension des processus arbitrant la différenciation des cellules souches vers telle ou telle lignée cellulaire ou organe est d’une importance capitale, tant du point de vue fondamental que pour des applications thérapeutiques visant à utiliser les cellules souches en médecine régénératrice. Notre projet s’inscrit précisément dans cette problématique en se focalisant sur un nouvel acteur potentiel du contrôle du destin cellulaire.

    Rôle d’une structure chromatinienne atypique dans le contrôle du destin cellulaire
    Chacune de nos cellules est issue de la même cellule mère (l’œuf) et possède le même capital génétique, pourtant une cellule hépatique et une cellule de l'iris, par exemple, ont des caractéristiques différentes. Lors de la différenciation des cellules souches vers tel ou tel type cellulaire ce n'est, en effet, pas le même panel de gènes qui sera activé/réprimé, impliquant l’acquisition de morphologies et de fonctions différentes. Les mécanismes permettant à certains gènes d'être verrouillés ou activités s'appuient en grande partie sur une famille de facteurs particuliers : les facteurs épigénétiques. Ces facteurs, en modifiant chimiquement la chromatine (i.e : l'ADN et les protéines qui lui sont associées-les histones) vont moduler l'expression génique. De ce fait l'action des facteurs épigénétique a un rôle clé dans le développement. Toutefois, comment précisément ces modifications épigénétiques participent à l’établissement d’une identité cellulaire, reste mal connu. La mise en évidence récente d’une structure chromatinienne atypiques offre l'opportunité d'appréhender cette question sous un angle nouveau. Cette structure particulière confère en effet aux gènes qui la possèdent un état intermédiaire entre le verrouillage et l’activation. Ces structures sont impliquées dans la régulation fine du programme transcriptionnel des cellules souches et sont de fait pressenties pour jouer un rôle décisionnel lors de l’acquisition d’une identité cellulaire chez la souris et l’homme.
    Le projet vise plus particulièrement à élucider les mécanismes impliqués dans le contrôle des structures bivalentes au cours des grandes étapes du développement murin (différenciation et reprogrammation entre les générations), associé à l’identification des causes de leur dérégulation dans des pathologies humaines.



  • CommonPlant Accès, biens communs et amélioration des plantes Redéfinir le système juridique pour faire face aux défis de l’augmentation de la population mondiale et de la préservation de l’agrobiodiversité

    Biens communs, amélioration des plantes et recherche agricole
    Faire face aux défis de la sécurité alimentaire et de la préservation de l'agrobiodiversité

    Etude approfondie des bénéfices, pour le domaine de l'amélioration des plantes, de l’irruption de la notion de « biens communs »
    Les enjeux conjoints de sécurité alimentaire et de préservation de l'agrobiodiversité obligent à penser autrement la question de la production agricole. Il faut sans produire toujours plus, mais surtout produire mieux afin de maintenir la diversité biologique et limiter les effets du changement climatique. Il devient urgent de penser un système durable de production des semences. Les sciences sociales, tout particulièrement le droit, peuvent contribuer à faire évoluer le système juridique, de manière à atteindre un meilleur équilibre entre les exigences du progrès technique et de l'innovation et la protection des systèmes d'innovation informelle portés par les agriculteurs et les communautés locales et autochtones. Une première voie d’exploration s’ouvre : le concept de propriété tel qu'il a été établi par les penseurs libéraux et néo-libéraux. Avec cet enjeu : interroger la propriété privée et son trait distinctif en Occident, i.e. le droit d'exclure. Le débat sur l'accès dans le droit de propriété privée constitue un bon point de départ. La réflexion pourrait s'inspirer des travaux pionniers menés en économie politique, notamment ceux de Jeremy Rifkin qui a perçu le mouvement de substitution de la « logique d’accès » au modèle de la propriété absolue et exclusive dans le capitalisme moderne. De nouvelles perspectives se dessinent ici qui permettent de repenser la propriété en déplaçant l’axe de la réflexion de l’exclusion vers l’inclusion (« droit de ne pas être exclu »). Il a récemment été proposé d’aller au-delà et de reconnaître une troisième voie entre propriété privée et propriété publique : celle de la conception de « biens communs » ou promotion des « communs » existants dans le domaine végétal. Une réflexion abondante a déjà été menée de manière générale, spécialement aux États-Unis et en Italie. Une étude reste à faire dans le domaine végétal, car le terme de « commun » est régulièrement évoqué à propos du TIRPAA et de la sélection participative.



  • MOSAIC MesOscopic Scale durAbility Investigations for Concrete

    MesOscopic Scale durAbility Investigations for Concrete
    Le vieillissement des structures de génie civil conduit nécessairement à des préoccupations économiques importantes, principalement liées au choix entre leur remplacement ou l'extension de leur durée de vie. Développer une compréhension générale du comportement des matériaux à base cimentaire et des mécanismes associés à leurs comportements à long terme est donc du plus grand intérêt, à la fois d'un point de vue environnemental et financier.

    Mise en place d’une méthodologie de développement durable associée au domaine de l'industrie des matériaux à base cimentaire
    Mettre en place une méthodologie de développement durable associée au domaine de l'industrie des matériaux à base cimentaire nécessite une compréhension de leurs comportements au cours des nombreuses conditions environnementales qui peuvent survenir. Etant au carrefour de plusieurs domaines scientifiques tels que la mécanique des milieux continus non linéaire, la chimie, les transferts de masse ou la simulation numérique, ce problème scientifique est hautement interdisciplinaire.
    En ce qui concerne les structures en béton, il est maintenant clairement établi que la plupart des phénomènes de dégradation observés à l'échelle macroscopique (dont les comportements pathologiques, tels que le séchage ou la formation ettringite qui sont ici notre principale source de préoccupation car ils peuvent fortement diminuer la durabilité de la structure) trouve leurs origines dans un ensemble de phénomènes physiques et chimiques spécifiques. Bien que ceux-ci aient lieu à l'échelle fine, leurs conséquences à l'échelle macroscopique peuvent être très importantes, avec un fort impact sur la durabilité des structures en béton et donc leur espérance de vie. Cette constatation est la pierre angulaire du projet MOSAIC. Notre objectif est d'améliorer les liens entre les mécanismes de fine échelle et leurs conséquences macroscopiques.



  • F1Fo-Struct Déterminants structuraux du canal à protons et de l’interface de dimérisation de la F1Fo-ATP synthase mitochondriale de levure.

    F1Fo-Struct
    Déterminants structuraux du canal à protons et de l’interface
    de dimérisation de la F1Fo-ATP synthase mitochondriale de
    levure.

    Comprendre les mécanismes de translocation des protons et de dimérisation de l'ATP-synthase.
    L'ATP est la molécule énergétique universelle. La F1Fo-ATP synthase est une enzyme clé du métabolisme énergique puisqu'elle est responsable de la plupart de la synthèse cellulaire de l'ATP. Ce complexe de 600 kDa est composé, chez la levure, de 17 sous-unités distinctes. Il utilise l'énergie d'un gradient électrochimique en protons pour synthétiser ATP. Quand les protons sont conduits à travers sa région membranaire, cette conduction induit la rotation de la partie «rotor« de l'enzyme. Cette partie rotor se prolonge dans le secteur catalytique et provoque les changements conformationnels nécessaires à la synthèse d'ATP. L'enzyme de levure, comme les ATP synthases de mammifères, est non seulement impliquée dans la synthèse ATP, mais aussi dans l'organisation de la membrane mitochondriale interne : les dimères d'ATP synthase forment de larges oligomères qui sont impliqués dans la morphologie des crêtes mitochondriales.
    Trois sous-unités de l'ATP-synthase sont essentielles pour la dimerisation de l'ATP-synthase: su g, su e et l'extrémité de N-terminale de sous-unité 4 comportant deux segments transmembranaires (S4T).
    Malgré la somme colossale des travaux structuraux entrepris sur ce complexe, seules les structures 3D de sous-complexes ont été résolues et les données structurales font toujours défaut sur la région translocatrice des protons, constituée par la sous-unité 6 et un anneau de 10 sous-unités 9. De plus, aucune information n'a été obtenue sur la structure et l'organisation des petites sous-unités hydrophobes e, g et la partie de N-terminale de sous-unité 4 (S4T) qui réalisent les interfaces pour l'oligomérisation de l'ATP synthase.



  • GLAM Altération des verres de vitraux et des pierres calcaires: une méthodologie innovante pour étudier les mécanismes et les cinétiques

    Comprendre et prévoir l'altération des matériaux du patrimoine: cas des vitraux et des pierres calcaires
    Dans le contexte de la préservaton du patrimoine culturel et du changement climatique, le projet GLAM vise à étudier l'altération de deux matériaux utilisés dans le patrimoine bâti et exposés à un environnement urbain en perpétuelle évolution.

    Comprendre l'altération des verres de vitraux et des pierres calcaires pour proposer une meilleure gestion du patrimoine bâti
    Les matériaux exposés à un environnement urbain sont soumis à des processus d’altération, qui dépendent de l’évolution des conditions environnementales (urbanisation densifiée, changements environnementaux). Dans ce contexte, les recherches axées autour du développement durable sont devenues un enjeu majeur. De plus, le bâti n’est pas limité à des constructions récentes, mais concerne également des constructions anciennes que l’on a souhaité préserver dans un but culturel et touristique. Leur conservation constitue donc un défi environnemental, économique et culturel. Ainsi, le projet GLAM vise à modéliser les processus d’altération de deux matériaux (les verres de vitraux et les pierres calcaires) utilisés dans des monuments historiques exposés à une zone urbaine. Ce projet interdisciplinaire rassemble des scientifiques de différentes communautés (patrimoine culturel, sciences de l'environnement, des matériaux, de la physique et de la géochimie) afin de proposer une méthodologie innovante visant à comprendre l'altération des matériaux du patrimoine bâti et à développer des modèles d'altération permettant d'évaluer l'impact des changements climatiques et de la pollution sur leur altération. Ainsi, les résultats du projet GLAM auront des retombées majeures dans la communauté des sciences de l'environnement et de la conservation. Ce projet permettra d’élaborer des stratégies plus adaptées pour la préservation du patrimoine culturel. De plus, il fournira des outils d’évaluation de l'impact de la pollution sur le bâti, cet axe étant devenu un critère dans les politiques de réduction et de prévention de la pollution.



  • LDLPRESS L’impact de la pression sur la structure et la dynamique moléculaire de particules de lipoprotéine à basse densité

    Etude des effets de la haute pression hydrostatique sur les lipoprotéines humaines
    LDLPRESS est un projet qui tend à éclaircir les effets de la haute pression hydrostatique sur la dynamique moléculaire et sur le comportement de la transition de phase lipidique des lipoprotéines humaines à basse densité (LDL) et de ses modifications pour obtenir une meilleure compréhension de l’athérosclérose et des maladies cardiovasculaires.

    Meilleure compréhension des maladies associées à la lipoprotéine
    L’idée globale est de caractériser les nanoparticules naturelles que sont les lipoprotéines et leurs modifications pour gagner une meilleure compréhension des conséquences des changements dus à des maladies cardio-vasculaires. Pour cela nous voulons établir les diagrammes p/T (pression/température) pour la particule native ainsi que de plusieurs modifications qui servent de modèle pour certaines maladies.
    Des nanoparticules naturelles pourraient en plus avoir un potentiel en tant que transporteur pour des médicaments. Pour pouvoir exploiter cette piste, il faut d’abord connaitre exactement leur comportement sous des conditions externes bien définies de température et de pression. Les lipoprotéines transportent le cholestérol dans le sang et ont une couche lipidique extérieure. C’est pourquoi elles peuvent être pressenties pour transporter également d’autres molécules tout en étant biocampatibles.



  • IronPath Specificités et complexicité des voies d’acquisition du fer chez Pseudomonas aeruginosa.

    IronPath
    Ce projet fait partie du réseau « Dynamics of Bacterial Membrane Proteins » regroupant sept laboratoires allemand, un groupe suisse et notre équipe . La dynamique des protéines membranaires bactériennes est le centre d’intérêt de tous. Au sein de ce consortium, notre groupe se focalisera sur l’étude du transport membranaire du fer chez Pseudomonas aeruginosa, et plus particulièrement sur l'acquisition du fer par les sidérophores pyoverdine (Pvd) et pyochéline (Pch).

    Spécificités et complexité des voies d'acquisition du fer chez Pseudomonas aeruginosa
    Avec IronPath, nous proposons de nous intéresser à d’autres aspects de ce transport impliquant plutôt des protéines de membrane interne, plus difficiles à manipuler que les protéines de membrane externe. Notre équipe a ces derniers mois identifié un complexe de 4 protéines de membrane interne, FpvGHJK, intervenant dans l’étape de dissociation du métal de la Pvd. Nous avons également identifié un transporteur ABC, FpvCDEF, probablement impliqué dans le transport du fer du périplasme vers le cytoplasme pour la voie Pvd. La particularité de ce transporteur ABC est d’avoir deux protéines périplasmiques associées. Le projet que nous présentons s’intéressera à ces deux nouveaux complexes membranaires. Nous essayerons de comprendre par des études in vivo et in vitro, les mécanismes moléculaires impliqués dans leur fonction biologique.
    Dans ce projet, nous étudierons également la localisation et distribution cellulaires d’autres enzymes impliquées dans la biosynthèse de la Pvd et la Pch, ainsi que des protéines impliquées dans l’acquisition du complexe ferrisidérophore. Nous étudierons la dynamique des protéines impliquées dans l’assimilation du fer par les voies Pvd et Pch et la dynamique des interactions protéiques par des approches de microscopie de fluorescence à haute résolution (protéines de fusion fluorescentes, FRET et FRAP). L’ensemble de cette étude permettra de cartographier toutes les interactions entre les différentes protéines impliquées dans le transport du fer, leur organisation et leur distribution dans la paroi et le long de la paroi bactérienne. Une étude de ce type n’a jamais été réalisée même chez E. coli.



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