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

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  • ASUMA Amélioration de la précision de l'estimation de bilan de masse de surface en Antarctique

    ASUMA / Amélioration de la précision de l'estimation du bilan de masse de surface (BMS) en Antarctique
    Le projet ASUMA vise à quantifier les variations du bilan de masse de surface en Antarctique et leurs relations avec le climat, la circulation atmosphérique et l'origine des précipitations. Nos mesures seront effectuées sur 3 saisons d'été. Le principal chantier du projet sera la réalisation d’une traverse de grande envergure pour collecter des carottes et effectuer des mesures physiques de la neige de surface. Les mesures seront comparées aux données fournies par les modèles et les satellites.

    Intérêt des traverses scientifiques pour l'obtention des valeurs de bilan de masse de surface en terrain inexploré
    Le projet ASUMA propose d'obtenir des données de terrain au cours de trois missions prévues lors de trois étés austraux consécutifs. Deux traverses de courte distance sont prévues le long des 50 premiers kilomètres depuis la côte en 2015-16 et 2017-18, afin d'étudier les zones de fonte. Néanmoins, La principale action du projet sera la réalisation en 2016-17 d'une traverse de 1600 km depuis la station de Cap Prud'homme (CP) située sur la côte de la Terre Adélie. Au cours de cette traverse, nous réaliserons 20 carottes de névé (25-100m chacune), à partir desquelles nous obtiendrons une estimation robuste de la valeur moyenne et de la variabilité du BMS au cours des dernières décennies. La précision des mesures sera assurée par une datation absolue des carottes à l’aide d’analyses radiochimiques, et par l’analyse conjointe des isotopes de l’eau et de la chimie des aérosols présents dans le névé. L’interpolation des données de BMS sera effectuée à l’aide de mesures radar continues le long de la traverse et de l’exploitation de données issues des satellites. Pour interpréter les données des satellites, le lien avec les données de surface sera réalisé grâce à des mesures précises de la physique de la neige de surface, avec un focus particulier sur la rugosité de surface, la densité de la neige, la température, la stratigraphie et la surface spécifique (SSA) des cristaux dans les premiers mètres de névé. Le projet permettra également de former deux étudiants en doctorat qui seront co-encadrés par les trois partenaires du projet.



  • nano-SO2DEG Nanostructures à effet de champ dans les gaz bidimensionels supraconducteurs à l'interface d'oxides

    Nanostructures à effet de champ dans les gaz bidimensionels supraconducteurs à l'interface d'oxides
    Grâce aux progrès récents en matière de croissance de films minces, il est aujourd’hui possible de façonner artificiellement des hétérostructures à base d’oxydes dans lesquels de nouveaux phénomènes physiques sont attendus.
    Dans ce contexte, la découverte de gaz d’électrons bidimensionnels supraconducteurs dans des hétérostructures d’oxydes à base de SrTiO3 a suscité un intérêt considérable et ouvert de nouvelles opportunités.

    Nanostructures à effet de champ dans les gaz bidimensionels supraconducteurs à l'interface d'oxides
    L’objectif de ce projet est de fabriquer des nanostructures dans les gaz d’électron bidimensionnels à l’interface LaXO3/SrTiO3 (X=Ti or Al) et d’étudier le couplage entre supraconductivité et fort couplage spin-orbite Rashba. La fabrication et le fonctionnement de ces dispositifs reposent sur le contrôle par effet de champ électrique des propriétés du 2DEG à l'échelle nanométrique grâce à des électrodes de grille locales.
    Deux problématiques seront abordées dans ce projet :

    La première est l’étude de nanostructures où le 2DEG est confiné dans une géométrie de type contact ponctuel quantique (QPC) à l’aide d’électrodes de grille locales. Dans l’état normal, nous étudierons le transport électronique dans un petit nombre de canaux de conduction et tenterons d’atteindre le régime de quantification de la conductance. Dans l’état supraconducteur, nous étudierons le contrôle par effet de champ électrique du courant Josephson, lequel est porté par les états liés d’Andreev localisés dans le QPC. Des mesures de transport DC et de bruit de grenaille à tension finie, dans le régime des réflexions d’Andreev multiples, devraient révéler d’importantes informations sur la conduction du 2DEG, notamment le nombre de canaux impliqués et la probabilité de transmission associée.
    La seconde, mais non la moindre, portera sur l’étude de dispositifs mésoscopiques impliquant des parties supraconductrices couplées à des régions avec de fort couplage spin-orbite Rashba. Ce dernier devrait fortement affecter les états d’Andreev en levant la dégénérescence de spin dans la région normale. Par conséquent le courant Josephson à travers la structure devrait présenter une relation courant phase anormale, due au couplage spin orbite dans la région non supraconductrice. Les expériences seront réalisées sur des dispositifs ayant à la fois une géométrie linéaire (nanofils) et une géométrie annulaire.



  • HOMERIC Assemblage Hiérarchique de Matériaux Organiques pour l’Electronique

    HOMERIC
    Assemblages Hiérarchiques de Matériaux Organiques pour l’Electroniques
    Le projet HOMERIC a pour objectif de mettre en œuvre un programme de recherche et développement répondant à l’ensemble de la chaîne de valeurs des matériaux d’électronique organique – de la synthèse moléculaire à la validation de principe.

    Utilisation de (co)-polymères organiques bien définis pour contrôler la structuration hiérarchique dans des mésostructures plus complexes via des stratégies d’auto-assemblage dirigé
    a) Produire des réseaux bidimensionnels ordonnés à longue portée en combinant l'auto-assemblage 'bottom-up' de copolymères à blocs (en films minces de microdomaines denses et périodiques) avec la photolithographie «top-down« ou la lithographie à faisceau d'électrons pour la création de nanostructures de guidage.
    b) Dans le but de remplacer l’oxyde d’étain et d’indium (ITO) et/ou des dispersions de PEDOT:PSS dans des couches conductrices transparentes, des encres conductrices composites à base de dérivés de carbone sp² / (co)polymères semiconducteurs seront développées. Le résultat de ce travail sera des encres composites imprimables à base principalement de matériaux organiques pouvant concurrencer les technologies existantes (ITO, PEDOT/PSS) mais avec des performances bien meilleures.
    c) Des encres électrophorétiques pour le papier électronique couleur seront développées à une échelle facilement transposable au niveau industriel, tout en développant la formulation d’une encre appropriée pour un pixel unique quadricolor.
    d) Les propriétés des polymères ferroélectriques peuvent être utilisées dans des dispositifs et permettre d’obtenir des fonctionnalités fascinantes et sans précèdent, telles que la manipulation de charges électriques. Afin d’élargir un peu plus le domaine émergent de l’électronique organique, nous avons l’intention de combiner les semi-conducteurs polymères et les matériaux ferroélectriques polymères afin d’exploiter les propriétés des matériaux ferroélectriques organiques dans des dispositifs électroniques entièrement organiques.



  • COFFIT Technologies moléculaires pour des architectures repliées hybrides

    Technologies moléculaires pour les architectures repliées hybrides
    Les chimistes ont développé divers oligomères synthétiques “les foldamères” ayant une propension au repliement. Les foldamères ouvrent des perspectives en design moléculaire mais ne peuvent être soumis aux méthodes d’évolution dirigée des biopolymères qui permettent l’émergence rapide de fonctions au sein d’aptamères peptidiques ou nucléotidiques. Ce projet vise à lever ces limites en combinant les technologies de synthèse de foldamères avec celles de traduction in vitro de peptides.

    Combinaisons de foldamères aromatiques et de peptides dans des structures repliées hybrides
    Ce projet interdisciplinaire vise à développer une nouvelle technologie moléculaires combinant les avantages liés à la haute stabilité et à la prévisibilité des foldamères amides aromatiques, à la puissance des méthodes d’évolution dirigée et de sélection in vitro de peptides utilisant les systèmes FIT (Flexible In-vitro Translation) et Rapid (Random nonstandard Peptide Integrated Discovery). Quatre objectifs ont été définis: 1°) Preuve de concept du repliement de peptides assisté par un foldamère. L’évolution dirigée de peptides produira des ligands pour des foldamères donnés. La structure des peptides ainsi liés sera élucidée; 2°) Mise en œuvre de l’expression ribosomale de peptides ayant un foldamère lié qui puisse servir de gabarit de repliement, et de l’évolution dirigée de ces hybrides foldamère-peptide.; 3°) Incorporation d’unités monomériques de foldamères dans des peptides par expression ribosomale d’ARNm. Nous explorerons la capacité de l’expression ribosomale in vitro à incorporer des monomères non naturels pouvant aider le repliement ; 4°) Utilisation des architectures hybrides foldamères-peptides pour lier des cibles difficiles grâce à leur propriétés de repliement améliorées. Un minéral (l’hydroxyapatite) et une protéine (le collagène) impliqués dans la réparation osseuse et tissulaires seront pris pour cibles.



  • Nanocapdex Elaboration de nanoscapsules recouvertes de dextrane à visée biomédicale

    Nanoscapsules recouvertes de dextrane à visée biomédicale
    Elaboration de nanoscapsules recouvertes de dextrane à visée biomédicale par polymérisation contrôlée en miniemulsion localisée à l'interface

    Développment de nanocapsules recouvertes de dexrane à morphologie contrôlée
    Au-delà de leur intérêt, la synthèse de nanocapsules et le contrôle de leur morphologie reste un challenge. Ce projet vise à développer une nouvelle plateforme de nanocapsules recouvertes de dextrane et de morphologie contrôlée. Elles seront constituées d’un recouvrement en dextrane, d’une écorce en polymère stimulable et d’un cœur liquide huileux. L'originalité de approche consiste à combiner l'utilisation d'une polymérisation radicalaire contrôlée, d'un procédé de polymérisation en miniemulsion et de tensioactifs réactifs (appelés Transurfs). Lors du procédé de polymérisation en miniémulsion, le transurf (dérivé du dextrane) sera localisé à la surface des nanogouttelettes obtenues après émulsification, ce qui conduira à un confinement de la polymérisation à partir de la surface aboutissant à la formation des nanocapsules. En fait, l'utilisation des transurfs à base de dextrane et du procédé de polymérisation en miniémulsion permettra un lien direct entre le recouvrement polysaccharide et l'écorce polymère, notamment par la formation d'un copolymère greffé. Nos objectifs sont d'assurer le contrôle de la morphologie des capsules en terme d'épaisseur de l'écorce; de nature et de stabilité du recouvrement polysaccharide, de stabilité colloïdale des objets en milieu aqueux, mais aussi d'évaluer leurs utilisation potentielles pour de futures applications dans le domaines de la délivrance de médicaments par administration parentérale.



  • StraDyVariUS Stratosphère: Dynamique et Variabilité, Utiliser notre compréhension pour trouver des Solutions aux biais persistents des modèles

    StraDyVarius: Dynamique et Variabilité de la Stratosphère
    Les modèles climatiques et les modèles météorologiques numériques incluent désormais la stratosphère (altitudes de 15 à 50 km) voire une partie de la mésosphère. Cependant , il y a encore plusieurs éléments clés de la dynamique et de la variabilité de la stratosphère qui posent des difficultés majeures aux modèles. Le projet utilise des approches théoriques, des observations et des modèles pour mieux comprendre les processus fondamentaux en jeu et améliorer les modèles.

    Les modèles climatiques peinent toujours à représenter trois aspects clés de la circulation stratosphérique
    Bien que la circulation de la stratosphère soit dominée par des mouvements de grande échelle, les modèles climatiques luttent encore avec trois des principaux phénomènes. Tout d'abord, les vents en basse stratosphère dans les Tropiques sont dominés par des vents zonaux qui changent tous les 26 à 28 mois: c'est l'Oscillation Quasi-Biennale. Cette oscillation mystérieuse a été comprise depuis les années 1970 comme une interaction entre les ondes et le vent moyen. Cela souligne la difficulté fondamentale pour les modèles: la circulation stratosphérique dépend en grande partie du forçage par des ondes, en particulier les ondes internes de gravité. Celles-ci, de petite échelle spatialement, doivent être représentées par des paramétrisations. Plusieurs hypothèses simplificatrices sont faites dans le développement de ces paramétrisations (par exemple uniformes, source constante). Une meilleure connaissance des véritables ondes de gravité dans l'atmosphère, et une meilleure compréhension des processus en jeu sont nécessaires pour améliorer ces paramétrisations et aller au-delà de ces hypothèses. Les deux autres caractéristiques résultent également d'interactions ondes-écoulement moyen.

    Deuxièmement, les mouvements verticaux dans la stratosphère sont inhibés par la forte stratification. Pourtant, l'air circule néanmoins lentement, prenant jusqu'à plusieurs années à voyager des tropiques aux latitudes plus élevées. Ceci constitue la circulation de Brewer-Dobson (BDC), qui est trop lente pour être directement mesurée et doit être estimée indirectement.

    Troisièmement, l'écoulement au pôle d'hiver s'organise en un tourbillon froid gigantesque qui couvre les hautes latitudes. Ce tourbillon varie fortement dans le temps, avec des périodes où il s'affaiblit très rapidement. Les modèles continuent à ne pas saisir les caractéristiques de ces échauffements stratosphériques soudains (SSW) avec précision.



  • RESPITASK Contribution des canaux K+ TASK à la chémosensibilté centrale de l'activité respiratoire

    Adaptation de la respiration à l'hypercapnie et à l'hypoxémie
    L'adaptation de la respiration aux changements des niveaux de CO2 et d’O2 dans le sang nécessite des senseurs chimiques dont la nature exacte est encore inconnue. Les canaux potassiques de la famille TASK qui sont sensibles au pH et à l'oxygène et qui sont localisés dans des neurones spécifiques sont de bons candidats qui seront testés au moyen de souris génétiquement modifiées.

    Chémosensibilité de la respiration
    L’activité respiratoire est élaborée par un réseau neuronal composé de plusieurs groupes de neurones respiratoires situés dans le tronc cérébral. Ce réseau distribue une commande respiratoire rythmique aux motoneurones qui mobilisent la musculature des voies aériennes supérieures et celle du soufflet thoracique. Ll’activité ventilatoire de base est en permanence ajustée pour répondre aux besoins métaboliques de l’organisme. Des neurones spécialisés détectent les variations de pression partielle en dioxygène (O2) ou en dioxyde de carbone (CO2). Ces neurones chémosensibles sont localisés dans le système nerveux périphérique et central et sont capables de modifier l’activité produite par le réseau respiratoire. La sensibilité à l’O2 est attribuée en grande partie aux corps carotidiens responsables de l’arc chémoréflexe périphérique. A l’inverse, la détection des variations de CO2 ou de la concentration en ions H+ est principalement assurée par plusieurs groupes de neurones chémosensibles du tronc cérébral.
    Des anomalies de la chémosensibilité centrale sont responsables de nombreuses pathologies respiratoires, comme la détresse respiratoire sous médicaments ou anesthésie, le syndrome des apnées obstructives du sommeil ou encore l’hypoventilation alvéolaire centrale congénitale. Pourtant, les mécanismes cellulaires et moléculaires de la chémosensibilité sont encore mal connus. Plusieurs «détecteurs« d’O2 et de CO2/pH ont été proposés dont plusieurs membres de la famille des canaux potassiques. Les canaux TASK1, TASK2 et TASK3 sont de bons candidats en raison de leurs propriétés biophysiques et de leur localisation. Les objectifs du projet sont de caractériser leurs rôles dans l’adaptation de la respiration au cours de changements des niveaux d’O2 et de CO2/pH. Des souris génétiquement modifiées sont utilisées pour analyser les effets respiratoires induits par la délétion des gènes codant pour ces canaux.



  • OPTOREM Optogénétique des réseaux neuronaux responsables de l’atonie musculaire du sommeil paradoxal

    Manipulation génétique des réseaux neuronaux responsables de l’atonie musculaire du sommeil paradoxal
    Le sommeil paradoxal (SP) SP se caractérise par une atonie de la musculature squelettique interrompue ponctuellement par des secousses musculaires. L’identification des mécanismes contrôlant l’activité motrice pendant le SP est d’une grande pertinence clinique car une régulation anormale de celle-ci est à la base de trois pathologies très invalidantes affectant le sommeil, les troubles comportementaux en SP (RBD), la narcolepsie avec cataplexie et les apnées obstructives du sommeil.

    Réseau neuronal contrôlant l'activité motrice pendant le sommeil et ses dysfonctions dans les pathol ogies du sommeil
    Sur la base de données fonctionnelles, anatomiques, électrophysiologiques et pharmacologiques recueillies au cours de la dernière décade, notre équipe, reconnue par la communauté scientifique du sommeil, a récemment proposé un modèle original assignant à des neurones glutamate et GABA/glycine du tronc cérébral un rôle central dans les mécanismes de genèse de l’atonie musculaire pendant le SP. Ainsi, nous avons identifié une population de neurones glutamate activés sélectivement pendant le SP (SP-on) et restreints au tegmentum pontique dorsal (noyau tegmental sublatérodorsal, SLD). Ces neurones génèreraient l’atonie musculaire grâce à des projections descendantes vers d’autres neurones SP-on, dans la partie ventro-médiane de la formation réticulée bulbaire (noyau gigantocellulaire ventral, GiV ; noyau paragigantocellulaire latéral, LPGi). Co-exprimant le GABA et la glycine, ces neurones inhibiteurs seraient responsables de l’hyperpolarisation au cours du SP des motoneurones somatiques. Par ce moyen, une très grande partie des entrées synaptiques excitatrices d’origine corticale (cortex moteur) serait bloquée, les entrées résiduelles générant les secousses musculaires. Notre modèle fonctionnel est cependant encore l’objet de vifs débats et requiert donc une validation expérimentale. C’est dans ce contexte que s’inscrit notre projet de recherche.



  • E-GRAAL Alerte sismique précoce via la détection des perturbations de gravité lors de la rupture de la faille

    Système d'alerte précoce des tremblements de terre basée sur la perturbation de la gravité
    Étude de la faisabilité d'un système d'alerte précoce des tremblements de terre basée sur la détection de la perturbation de la gravité pendant la rupture de la faille.

    Étude de la faisabilité d'un système d'alerte précoce des tremblements de terre basée sur la détection de la perturbation de la gravité pendant les premières secondes de la rupture de la faille.
    L'objectif the ce projet est l’étude de la faisabilité d'un système d'alerte précoce des tremblements de terre basée sur la détection de la perturbation de la gravité pendant les premières secondes de la rupture de la faille. Les systèmes d'alerte précoce des tremblement de terre (ou earthquake early-warning systems, EEWS) sont des dispositifs automatiques (composé par des sismomètres et des systèmes de communication) capable de détecter la survenue d'un tremblement de terre le plus tôt possible et délivrer une alerte régionale avant l'arrivée des fortes secousses sismiques. Les systèmes conventionnels utilisent la différence de vitesse entre les ondes P (plus rapides et non dangereuses) et les ondes S (plus lentes et destructives). Chaque seconde d'alerte peut avoir un grand impact en terme de préservation des vies humaines et des la réduction des conséquences du tremblement de terre, car il permet l'activation de procédures de sécurité pour les personnes, mais aussi le lancement de systèmes de prévention automatique (l'arrêt de trains, l'arrêt des ascenseurs, le contrôle des feux de signalisation, la sauvegarde de données informatiques vitales et d’autres). Puisque la perturbation du champ de gravité se produit à la vitesse de la lumière, un système d’alerte basé sur la gravité pourrait être beaucoup plus rapide des systèmes conventionnels. De plus ce système pourrait réduire la zone aveugle d'un système d'alerte (la zone trop proche de l'hypocentre ou il n'est pas possible de délivrer une alerte), mais aussi d'avoir une estimation plus rapide de la magnitude du tremblement de terre.



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