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

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  • MAGIC CARPET Dispositifs à magnétorésistance tunnel basés sur les propriétés de films ultra-minces de NaCl

    Etude ab initio, synthèse et mesure du transport polarisé en spin dans des jonctions tunnel originales pour la spintronique : utilisation du NaCl comme barrière.
    Ce projet a pour finalité (i) l'étude préalable, puis (ii) la réalisation d'un nouveau type de jonction tunnel magnétique. L'idée directrice consiste à remplacer le MgO généralement utilisé comme barrière entre les électrodes ferromagnétiques par un halogénure d'alcalin.

    Barrières tunnel d'halogénure d'alcalin : un matériau prometteur pour les JTM du futur ?
    Ces dernières années, les Jonctions tunnel magnétiques (JTM) ont suscité un intérêt croissant dans le domaine des nanosciences, depuis qu’elles sont devenues l’un des dispositifs clefs d’une discipline émergente : l’électronique de spin. Ces hétérostructures sont constituées de deux électrodes métalliques ferromagnétiques (FM) séparées par une fine couche isolante non magnétique (la barrière tunnel). Ces dispositifs présentent des effets de magnétorésistance tunnel (TMR) basés sur un transport cohérent des électrons et ont été intégrés avec succès dans les dispositifs électroniques tels que : têtes de lectures magnéto-résistives à TMR, mémoires magnétiques à accès aléatoire (MRAMs), etc.
    Jusqu’à maintenant les JTMs à TMR les plus performantes sont basées sur des barrières de MgO cristallin. Toutefois, en dépit de leurs propriétés prometteuses, les effets de TMR mesurés expérimentalement restent encore inférieurs aux prédictions théoriques. Ces désaccords sont généralement attribués à la mauvaise qualité structurale et/ou chimique des interfaces FM/MgO (par exemple : l’oxydation de l’interface, la mauvaise coïncidence entre paramètres cristallins à l'interface) ainsi qu'à la présence de dislocations dans la couche de MgO, qui réduisent la TMR de façon draconienne.

    Nous proposons une solution originale à ces problèmes techniques en remplaçant la barrière d'oxyde par un matériau (i) isolant, (ii) composé d'éléments suffisament légers pour réduire le couplage spin-orbite, (iii) ne comportant pas d'oxygène de manière à s'affranchir de toute pollution chimique de l'interface et enfin (iv) présentant des propriétés mécaniques moins raides que le MgO de façon à réduire le risque de dislocations dues aux différences des paramètres cristallins.

    Une classe de matériaux obéit à ce cahier des charges : les halogénures d'alcalins.



  • CAROUCELL Nanostructuration des anode et cathode pour une biopile à combustible H2/O2

    Nanostructuration des bioélectrodes pour la production d’électricité soutenable par une biopile à combustible H2/O2
    CAROUCELL est un projet fondamental qui vise à évaluer les performances d'une biopile à combustible dans laquelle les transformations de H2 et O2 sont réalisées par des enzymes spécifiques ou des catalyseurs biomimétiques, et qui sera alimentée par de l'hydrogène issu de la biomasse.

    Quels bioélectrodes pour une biopile verte H2/O2 performante ?
    Dans le cadre de la recherche de nouvelles sources d’énergie soutenables, les biopiles à combustible qui utilisent des enzymes comme biocatalyseurs sont une alternative aux piles à combustibles, considérées comme propres car ne rejetant que de l’eau mais nécessitant l’emploi de platine, métal rare, cher et facilement inhibé. Les biopiles actuellement développées utilisent le glucose et l’oxygène comme substrat et visent des applications implantables. L’utilisation de l’hydrogène doit permettre non seulement d’augmenter les puissances des biopiles mais aussi d’en élargir le domaine d’applications. C’est l’enjeu de CAROUCELL dont les objectifs sont : i) identifier de nouvelles enzymes stables possédant une forte affinité pour H2 ou O2, et transformant ces substrats avec une faible surtension ; ii) augmenter les courants catalytiques en nanostructurant les électrodes ; iii) avancer dans la connaissance spatiotemporelle de l’activité enzymatique sur électrodes mésoporeuses; iv) comparer les efficacités de la catalyse enzymatique avec la catalyse obtenue avec des complexes biomimétiques permettant d’élargir encore la gamme d’utilisation de ces bioprocédés, v) évaluer les performances de la biopile en fonction de l’alimentation en gaz, en particulier l’hydrogène issu de la biomasse.



  • Paracas Centre et périphérie : archéologie du territoire Paracas, sud du Pérou (800-200 av.J.-C.).

    Pérou préhispanique : le territoire Paracas ; centre et périphérie
    Les interactions socio-politiques entre la côte et la cordillère dans le sud du Pérou à l’époque Paracas (800-200 av. J.-C.).

    Caractériser l’espace culturel et politique des Paracas
    La culture Paracas est en général connue soit à travers des textiles et des céramiques dont la plupart manquent de contexte archéologique, soit à travers des momies aux étoffes flamboyantes exhumées dans le cimetière de Wari Kayan, situé dans la péninsule éponyme. Peu d’études ont abordé le thème de la dynamique territoriale des Paracas.

    Notre projet vise à caractériser l’espace culturel et politique des Paracas. Il s’agit d’identifier les modes d’occupation du sol dans l’aire nucléaire Paracas, la vallée d’Ica (Callango et Ocucaje) et dans l’aire périphérique (Sierra de Palpa ; Collanco et Cutamalla). L’analyse de la distribution des sites dans l’espace, le plan des établissements, leurs caractéristiques architectoniques et la nature des artefacts associés servent de fondements pour caractériser la culture Paracas.

    La définition de l’espace culturel et politique permettra de théoriser la dialectique du centre (s) et de la périphérie (s) en s’intéressant aux interactions régionales (côte-cordillère). Il est question également d’étudier l’articulation des différents territoires Paracas par rapport au paléo environnement des diverses zones écologiques occupées. La relation des sites avec leur contexte géographique est un facteur important pour comprendre le fonctionnement des systèmes économiques et sociaux de la culture Paracas. Enfin, le projet compte explorer les chemins et les routes commerciales qui connectent les différents établissements dans l’hinterland Paracas.



  • TUMSE Vers une compréhension exhaustive de l'évolution des étoiles massives

    Vers une compréhension de l'évolution des étoiles massives
    Ce projet vise à combiner mieux comprendre l'évolution des étoiles massives via une double approche: calcul de modèles d'évolution et de modèles d'atmosphères; confrontation à des observations d'amas massifs jeunes.

    Mieux comprendre l'évolution des étoiles massives
    Les étoiles massives jouent un rôle fondamental dans divers environnements astrophysiques. Toutefois, on sait assez mal comment elles évoluent et donc comment elles influencent leur environnement proche.

    En particulier, on ne sait pas bien comment les différents types d'étoiles massives sont reliés entre eux. Si elles naissent comme des étoiles de type O ou B et qu'elles deviennent ensuite des étoiles supergéantes puis Wolf-Rayet, on ne sait pas précisément comment ces grandes lignes dépendent de la masse initiale de l'étoile, de sa métallicité, du taux de rotation. Quelles étoiles vont devenir des Wolf-Rayet plutôt que des supergéantes rouges est par exemple une des questions encore en suspens.

    L'enjeu du projet est d'éclaircir ces zones d'ombres. L'intérêt, au delà de la connaissance des étoiles massives elles-mêmes, est de mieux cerner comment eles vont impacter leur environnement. En effet, ces étoiles rejètent de grandes quantités de matière et rayonnement ionisant, ce qui influe sur la structure et la dynamique du gaz environnant, et donc sur l'évolution des galaxies hôtes. L'enjeu va donc bien au-delà de la physique stellaire.

    Concrètement, notre objectif est de définir des séquences évolutives précises pour les étoiles massives.



  • IMAPARK Contributions étiologique et physiopathologique de l'impulsivité et de l'anhédonie aux troubles du contrôle des impulsions dans la maladie de Parkinson.

    Contributions étiologique et physiopathologique de l'impulsivité et de l'anhédonie aux troubles du contrôle des impulsions dans la maladie de Parkinson
    Etude de l'importance de certains traits de personnalité (impulsivité, dépression, anhédonie) et de dysfonctions neurobiologiques sur le développement des troubles des impulsions chez les patients parkinsoniens.

    Est-ce qu'un trait impulsif ou l'anhédonie favorise le developpement de troubles des pulsions chez les patients parkinsoniens ?
    L'objectif était de mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques qui sous-tendent le développement de comportements impulsifs et compulsifs (effets iatrogènes non moteurs des médications dopaminergiques) dans la maladie de Parkinson en essayant de répondre aux questions suivantes en utilisant des approches multidisciplinaires et translationnelles :
    T1. Déterminer chez le rat si un trait impulsif représente un facteur de risque pour développer une maladie de parkinson (i.e., risque augmenté de dégénérescence des neurones dopaminergiques de la substance noire.
    T2. Déterminer si les médications dopaminergiques conduisent au développement de comportements impulsifs et compulsifs chez le rat, en relation avec une lésion dopaminergique de la voie nigrostriée et un trait impulsif.
    T3. Comprendre au niveau synaptique et cellulaire certains mécanismes neurobiologiques qui sous-tendent les comportements impulsifs et compulsifs dans un modèle parkinsonien chez le rat.
    T4. Identifier chez des patients parkinsoniens la nature des traits impulsifs, leurs relations dimensionnelles avec les comportements compulsifs in PD patients, et déterminer dans une étude de fratrie si ces traits contribuent au développement d’une maladie de Parkinson précoce et/ou aux développements des comportements impulsifs et compulsifs.



  • CAPROCELL Procédé propre de production de cellulose à partir de pâte cellulosique par catalyse du peroxyde d’hydrogène - Pure cellulose production from wood by an environmentally friendly process using catalysed hydrogen peroxide

    Le bois, source de cellulose pour les textiles et plastiques de demain.
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    Production de cellulose pure à partir de bois par un procédé d’extraction propre.
    Les fibres de cellulose blanchies produites par traitement du bois sont utilisées principalement pour la
    production de papier. Une faible proportion est destinée à des usages chimiques. Cette application
    offre pourtant une meilleure valeur ajoutée et est d’un grand intérêt pour le développement des
    biotextiles et bioplastiques de demain. Les obstacles à l’utilisation chimique de ces fibres sont leur
    forte teneur en hémicelluloses, leur faible réactivité, leur degré de polymérisation élevé et la présence
    de lignine résiduelle. De plus les procédés de blanchiment actuels, réalisés dans les usines de pâte à
    papier, utilisent encore des agents chlorés, très efficaces, mais à l’origine de composés organochlorés
    toxiques. L’objectif de ce projet est de développer un procédé catalytique de blanchiment et de
    purification mettant en oeuvre le peroxyde d’hydrogène et permettant de dégrader complètement la
    lignine résiduelle, d’éliminer les hémicelluloses et d’obtenir des celluloses réactives de degré de
    polymérisation variable. Ce procédé propre sera installé en parallèle de la ligne de production de pâte
    à papier et permettra à l’industrie papetière de devenir aussi productrice de cellulose pour usage
    chimique.



  • SEHPE Vers un histoire social et épistémologique de l'épidémiologie psychiatrique: étude de cas (Sénégal) et réseau international

    Vers une histoire sociale et épistémologique de l'épidémiologie psychiatrique: étude de cas (Sénégal) et réseau international
    L’épidémiologie psychiatrique n’a jamais été étudiée en tant qu’objet à part entière d’histoire ou d’anthropologie à cause (1) de sa consolidation tardive vis-à-vis de l’épidémiologie générale ; (2) de son objet problématique, lequel, en absence des bio-marqueurs, se montre réfractaire vis-à-vis de l’objectification et de la standardisation ; (3) des usages sociaux très variables dus à son instabilité conceptuelle et à sa variation contextuelle (disparité de revenus, histoires, cultures...).

    Explorer comment la discipline de l’épidémiologie internationale évolua en tandem avec le passage de la santé et développement internationaux à la mondialisation de la santé.
    L’hypothèse selon laquelle le développement de l’épidémiologie psychiatrique internationale en tant que discipline dépendait (et vice-versa) du passage du régime de santé et développement internationaux au régime de la mondialisation de la santé sera explorée grâce à :
    1°Une étude de cas historique et anthropologique (1960-2012) ayant pour objectif d’examiner le développement, les usages sociaux et les caractéristiques de l’épidémiologie psychiatrique au Sénégal. Le Sénégal présente un exemple fécond à cause de la singularité de sa tradition psychiatrique, l'Ecole de Fann, influencée par la psychanalyse, l’anthropologie et la psychiatrie françaises, et fondée par un neuropsychiatre français. La mondialisation de la santé mentale, comme l’acceptation de la psychiatrie par la biomédecine, requérait néanmoins que le variabilité culturelle puisse être remplacée par les preuves d'universalité de catégories de la maladie mentale. Pour cela, l’altérité de « l’esprit de l’homme africain » de la psychiatre coloniale britannique et de « l’Œdipe africain » de l’ethnopsychiatrie française, devaient être surmontés. Sous le régime de santé internationale, la tradition ethno-psychiatrique avait déjà croisé la perspective plus quantitative des ambitions développementalistes, sous l’influence de l’OMS et de l’agence de développement français. Malgré la « méfiance des nombres » exprimée par les psychiatres français (Henckes 2014), l’Ecole de Fann collabora sur des recherches quantitatives concernant la santé mentale et l’épilepsie. Cependant le tournant de la santé mentale mondiale a vu se développer une épidémiologie locale de l’épilepsie, mais pas de la maladie mentale.
    2°La promotion de recherches comparatives sur l’histoire de l’épidémiologie psychiatrique, en consolidant un réseau international de chercheurs, en partenariat avec le Dr. G. Oppenheimer de Columbia University.



  • ASMAPE Modélisation avancée des suies pour les moteurs aéronautiques et à piston

    Vers une prédiction quantitative de la taille des suies et de leur masse dans les moteurs aéronautiques et à piston
    Les suies étant reconnues comme l'un des polluants essentiels des moteurs, le développement de technologies permettant de réduire leurs émissions passe par la capacité à comprendre leur formation dans la phase de combustion. Cette compréhension étant difficile à acquérir expérimentalement, elle s'appuie de plus en plus sur la simulation tridimensionnelle qui permet un accès direct à toute la physique de leur formation et de leur oxydation.

    Développement d'une modélisation avancée des suies
    L'objectif d'ASMAPE est de développer et valider un modèle de suies avancé pour la mécanique des fluides numérique en combustion turbulente. Son ambition est de traiter aussi bien les turbomachines aéronautiques que les moteurs à piston. Pour cela, les trois carburants commerciaux que sont le kérosène, l'essence et le gazole sont considérés simultanément au travers de mélanges à multi-composants.
    Les enjeux scientifiques et techniques abordés dans ASMAPE sont les suivants:
    1/ Le manque de schémas cinétiques détaillés permettant de rendre compte de la formation initiale des suies (nucléation), c’est-à-dire de la présence de HAP (hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) qui par polymérisation forment les plus petites particules de suies.

    2/ Le manque de modèles numériques pour la CFD permettant de décrire la distribution en taille des suies dans des calculs industriels de turbomachines et de moteurs à piston.

    3/Le manque de bases de données expérimentales étendues permettant de caractériser les suies. Ce manque est observé aussi bien pour les flammes laminaires qui permettent de mesurer les espèces minoritaires pertinentes (HAP) nécessaires à la validation de schémas cinétiques, que pour les flammes turbulentes qui permettent de valider le modèle numérique de suies dans des conditions proches des vrais moteurs.

    4/Le temps de calcul important de ces modèles numériques (approche sectionnelle).



  • DECIPHER Déchiffrage des maladies multifactorielles: cas des mortalités de l'huître

    Déchiffrage des maladies multifactorielles: cas des mortalités de l’huître
    Au cours de ces dernières années, des mortalités récurrentes et massives affectent les huîtres. Ainsi, l'ostréiculture, qui est aujourd’hui un secteur en pleine expansion à l’échelle mondiale, est aux prises avec des épizooties qui mettent cette activité économique en danger. Pour identifier un moyen de sortir de cette crise sans précédent et trouver les solutions d’une aquaculture durable de l’huître, il est nécessaire de déchiffrer ce pathosystème complexe. C’est l’objectif de DECIPHER.

    The objectives of the DECIPHER project is to contribute to our understanding of the multi-factorial dimension of oyster pathologies.
    The objectives of the DECIPHER project is to contribute to our understanding of the multi-factorial dimension (infectious agents, microbiota, genetics) of the “summer mortality” disease affecting oysters and to propose adequate and effective control strategies. To achieve these ambitious objectives, the DECIPHER project proposes a collaborative framework and a set of experiments able to tackle the main scientific and technical issues remaining unsolved. The main obstacle encountered so far towards understanding oyster mortalities was the complexity of this pathosystem and the lack of an experimental model permitting to unravel the factors involved. This is why until recently only correlative studies using a limited number of arbitrarily chosen factors were possible, making the interaction between all factors difficult to investigate. Only an integrative research program using an experimental model of infection able to reproduce the pathogenesis in controlled conditions could address this difficult challenge. The recent development (2013) of such an experimental model of pathogenesis (EMP) by partner 3 will allow us for the first time (i) to break those conceptual and technical limitations and (ii) to move towards an integrative and dynamic view of the pathosystem in which all the parameters can be controlled.
    In addition, DECIPHER will benefit from the recent emergence and constant progress done in Next Generation Sequencing (NGS) and associated analytical methods. It is now possible to monitor the holobiont dynamics and the functional response of each partners of the interaction (oyster, microbiota, pathogens) during the whole process from the beginning of the protocol until the pathogenesis. Combined together, EMP and NGS give us today the unique opportunity to study and quantify the respective influence of the genetic status of the oyster, the microbiota and the history of microbial challenge (during life or ontogenesis) on the emergence of the pathology.



  • spin(e) L’origine cosmique de la séquence de Hubble

    L’origine cosmique de la séquence de Hubble
    Quels sont les acteurs principaux responsables de la morphologie des galaxies, de l’apparition de la séquence de Hubble, et de son évolution? Quel rôle l’acquisition du moment angulaire joue-t-il? Est ce que l'étouffement de la formation stellaire dans les galaxies massive est dû à la rétroaction des noyaux actifs, ou à la diminution de l'accrétion de gas froid d’origine cosmique? Peut-on comprendre le «cycle des baryons» en étudiant l’évolution anisotrope de l’IGM et des galaxies simultanément?

    Expliquer la diversité morphologique des galaxies via l’influence de la toile cosmique
    L’immensité des échelles à considérer constitue un des principaux défis pour l’étude de la croissance des galaxies. La région où le trou noir massif domine la dynamique s’étend sur quelques parsecs. D’autre part, les grandes structures de l’Univers, à des échelles du megaparsec déterminé l’évolution de la galaxies hôte, via l’accretion cosmique de gaz, les coalescences, et les interactions. Nous étudions l’impact dès cette toile cosmique à grande échelle sur la dite séquence de Hubble, qui classifié les galaxies en fonction de leur forme. La morphologie des galaxies dans leur environnement est maintenant observable jusqu’à z=2 voire au delà. Contrairement aux galaxies proches, les galaxies à haut z apparaissent très différentes de la séquence de Hubble actuelle. Grâce à un paradigme cosmologique bien établi de formation des structures, les conditions aux limites pour la formation des galaxies sont bien définies, et les simulations actuelles, fondées sur ce paradigme, ont aussi établi une connexion étroite entre la géométrie des structures à grande échelle de la matière et l’évolution des propriétés physiques des galaxies.
    Notre but est donc d’explorer en détail l’impact de ces propositions sur la genèse de la séquence de Hubble. Pour cela, nous proposons d’automatiser l’extraction des squelettes et des paramètres morphologiques des galaxies des catalogues simulés et observés.
    Nous interprèterons l’évolution des galaxies dans le cadre de la structure anisotropique du réseau cosmique, et vérifions que les flux filamentaires alimentent bien le moment angulaire des disques galactiques. Nous évaluons les rôles respectifs, du taux de fusions et des interactions galactiques, de l’évolution séculaire causée par les instabilités, de la rétroaction stellaire, des vents, de l’activités nucléaire. Nous utilisons pour cela des simulations cosmologiques, des à-prioris théoriques et des sondages réels pour comprendre l’origine de la séquence de Hubble.



  • PULSATION Simulation multi-échelle couplée océan-atmosphère sur calculateur peta scale

    Impact des phénomènes de petite échelle sur les biais systématiques des modèles de climat
    Réduction des biais systématiques des modèles numérique de climat en reproduisant explicitement les phénomènes de petite échelle dans certaines zones de faible extension, mais néanmoins déterminante pour le climat à grande échelle, à l’aide d’un nouveau type de simulations océan-atmosphère dites « multi-échelles » sur calculateur pétaflopique.

    Quantifier les processus de petite échelle déterminants pour le climat à grande échelle
    La compréhension du climat est l'un des enjeux scientifiques majeurs de ce siècle. Malgré les progrès réalisés tant dans la compréhension de la physique du climat, que dans la puissance des supers calculateurs, la source majeure de la plupart des biais des modèles climatiques réside dans l’absence d’une représentation adéquate de certains phénomènes de petite échelle (=10km). L’arrivée de machines pétaflopiques, telle que Curie en France, change la donne et permet d’augmenter drastiquement la densité du maillage de calcul utilisé dans les modèles de climat et habituellement limité à ~100km.
    Le but de notre projet est double : quantifier l’amélioration des simulations en fonction de l’augmentation de la résolution spatiale de la maille utilisée et déterminer si il est possible d’améliorer les résultats, à moindre coût, en augmentant la résolution uniquement dans certaines régions où ont lieu des phénomènes de petite échelle connus pour avoir un fort impact sur le climat à grande échelle. Nous nous concentrerons en particulier sur certaines zones côtières caractérisées par des remontées d’eaux profondes et froides vers la surface qui, bien que représentant pourtant moins de 1% de la surface du globe, sont déterminantes pour le climat de l’ensemble de la ceinture tropicale.
    La réalisation de ce projet aboutira à la mise au point et l’implémentation sur calculateur pétaflopique, d’un nouveau type de modèle numérique océan-atmosphère dans grâce auquel il sera possible de réduire les biais systématiques, à moindre coût, en augmentant localement la résolution horizontale afin de mieux reproduire certains phénomènes de petite échelle déterminants pour le climat à grande échelle.



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