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

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  • SSOTR Mécanisme de biosynthèse de protéine dans procaryotes et eucaryotes étudié par analyse des rayons X.

    Mécanisme de la biosynthèse des protéines au sein du ribosome étudié par des approches cristallographiques.
    Les résultats du projet fourniront de nouvelles connaissances pour la compréhension des mécanismes de la synthèse des protéines dans la cellule au niveau atomique, aideront à expliquer certains processus de régulation de l'expression des gènes et donneront de précieux renseignements sur le développement de médicaments ciblant les virus, les protozoaires, les champignons et les bactéries.

    L'objectif global de nos recherches vise à comprendre comment la structure atomique du ribosome détermine sa fonction.
    Notre étude permettra d'améliorer nos connaissances du ribosome - principale usine cellulaire responsable de la fabrication des protéines. Par la suite, ces travaux permettront de nous rapprocher de l'objectif final à savoir la compréhension du ribosome humain, sa structure et les détails biochimiques de la synthèse des protéines au sein des cellules humaines. Il existe de nombreux exemples impliquant le ribosome dans les maladies humaines, y compris le cancer, les infections virales et bactériennes et les mutations génétiques.
    La structure cristallographique du ribosome eucaryote dans ses états fonctionnels (en présence de ligands fonctionnels) facilitera l'élucidation des relations entre la structure et la fonction de ses composants au niveau atomique et fournira un cadre moléculaire pour l’étude des caractéristiques uniques de la machinerie de traduction chez les eucaryotes. En parallèle, la poursuite de l’étude des mécanismes de la synthèse protéique à partir d’un modèle plus simple comme le ribosome bactérien fournira des informations précieuses pour la compréhension des principes fondamentaux de la synthèse des protéines, communs à toutes les cellules du Vivant.



  • CLIPO Platerforme nanophotonique clipsable pour la biodétection

    Plateforme optique clipsable pour la biodétection
    Le projet CLIPO (plateforme optique CLIPsable pour la biOdétection) vise la réalisation d'un système de biodétection sans lentille et bas coût pour des applications de criblage moléculaire compatibles avec le point-of-care.

    Contexte et défis de CLIPO
    Le criblage moléculaire à haut-débit est un outil indispensable pour le diagnostic précoce (cancers ou maladies contagieuses par exemple). Il existe des enjeux sociétaux et des intérêts économiques énormes pour le développement de systèmes de diagnostic bas coût, à la fois dans les pays en voie de développement où il est crucial de prévenir les épidémies, et dans les pays développés où les dépenses de santé sont en forte croissance. Le projet CLIPO vise le développement et la démonstration d’un système optique portatif bas coût permettant une biodétection multiple parallèle, fiable et sans marqueur, et offrant un fort potentiel pour repousser les limites de sensibilité actuellement rencontrées dans les systèmes existants. Le cœur du système est une puce optique jetable et clipsable, constituée d’un réseau de capteurs nanophotoniques. Tous les capteurs du réseau sont illuminés simultanément par une source VCSEL étendue (@948nm), et leur réponse est lue en transmission sur une caméra CCD (voir figure). Un tel système soulève 3 défis majeurs : le premier dans le domaine de la photonique, où il s’agit de concevoir et de réaliser une puce de capteurs démontrant à la fois de grandes figures de mérite pour la biodétection et un faible crosstalk entre capteurs ; le second est technologique et biochimique, puisque la sensibilité et la fiabilité du système dépendent fortement de la reproductibilité des réponses des capteurs à l’échelle de la puce ; le troisième est plutôt économique, puisqu’il s’agit d’obtenir de hautes performances de biodétection tout en proposant des solutions optiques compatibles avec les systèmes portatifs bas coût (illumination, détection, alignement) et les puces de capteurs bas coût (matériaux et fabrication).



  • IMAG Immigration: l’Adaptation des Groupes majoritaires face aux politiques d’intégration en France et au Québec

    IMAG
    Ce projet porte sur l’adaptation des groupes majoritaires au changement social qui représente l’un des plus grands défis de l’humanité au XXIe siècle : les mouvements migratoires. Si les modèles d’intégration développés pour y faire face sont souvent jugés défaillants, on dispose en réalité de bien peu de connaissances scientifiques concernant les conditions sous lesquelles ils sont efficaces pour assurer des relations intergroupes harmonieuses et le bien-être de la population.

    Une nouvelle perspective théorique
    A partir d’une perspective théorique inédite axée sur le rôle des normes culturelles d’intégration, ce projet propose un programme de recherche visant à combler les lacunes actuelles dans nos connaissances. En combinant des études réalisées en France et au Québec, deux milieux culturels distincts où le français est la seule langue officielle, il vise à mettre en évidence non seulement les principes généraux et potentiellement universels qui sont sous-jacents aux comportements individuels, mais aussi à préciser le rôle des facteurs culturels qui sont spécifiques à chaque pays. Une des contributions théoriques majeures visée par ce projet est de mettre en évidence comment, la prise en compte de facteurs culturels, liés aux politiques d’immigration et aux modèles d’intégration nationaux, combinés à des facteurs potentiellement universels, permet d’améliorer notre compréhension des attitudes et des comportements individuels.



  • SAPINS Processus d'altération secondaire dans le système solaire

    Processus d'altération secondaire dans le système solaire
    Les chondrites sont les témoins uniques de la naissance du système solaire et nous renseignent sur les conditions astrophysiques de formation du Soleil. Cependant, ces objets ont été affectés par des processus d'altération secondaire qui ont entraîné des changements importants de leurs caractéristiques primaires dont les mécanismes, les conditions physico-chimiques et la durée de ces processus d'altération secondaire sont encore aujourd'hui mal compris.

    Evolution physico-chimique des astéroïdes
    Deux groupes de chondrites (CM & CV) seront utilisés comme fil conducteur tout au long de ce projet car ils représentent les deux types d'altération principaux qui se sont déroulés lors de l'évolution géologique des asteroids : hydrothermalisme à basse température et métamorphisme assisté par des fluides. Au sein de ces chondrites, les carbonates, les olivines ainsi que les associations tochilinite-cronstedtite et fayalite-magnetite-sulfures seront utilisés comme sondes thermochimiques pour répondre aux questions fondamentales concernant les processus d'altération. Quelles sont les compositions des fluides qui ont affecté les chondrites? Dans quelles conditions physico-chimiques ces processus d'altération ont-ils eu lieu? Quelle a été la durée de ces processus d'altération? Enfin, de manière générale, quels est le rôle fondamental joué par les processus d'altération secondaire dans l'établissement des caractéristiques chondrites?



  • Graphogame Implémentation et évaluation de « Graphogame » en français sur ordinateur et tablette graphique tactile et mobile

    Implémentation et évaluation de « Graphogame » en français sur ordinateur et tablette graphique tactile et mobile
    Il y a actuellement en France, à l’école primaire, environ 250 000 enfants qui souffrent de problèmes d’apprentissage de la lecture. Les conséquences de ces difficultés sont dramatiques : risque d’éviction scolaire, détresse psychoaffective, devenir psycho-social et professionnel compromis. L’objectif de ce projet est de proposer de nouvelles pistes et de nouveaux outils informatisés pour aider les enfants en difficulté dans l’apprentissage de la lecture.

    Graphogame: enjeux et objectifs
    Le but de ce projet est de développer et d’évaluer un logiciel d’aide à l’apprentissage à la lecture sur tablette graphique tactile et mobile. L’originalité de ce projet repose sur un partenariat déjà existant avec le leader international en matière de logiciel d’aide à la lecture, l’équipe de Heikki Lyytinen en Finlande, l’inventeur du Graphogame. Initialement simple logiciel de mise en correspondance entre graphème et phonème, Graphogame est aujourd’hui un environnement informatique complet et unique (voir https://graphogame.com/) basé sur des principes scientifiques solides. Il inclut aussi bien des exercices de fluidité que les entraînements mathématiques. Son efficacité a été démontrée à travers de différentes études et ce logiciel est aujourd’hui accessible à tous les enfants en Finlande en école primaire. Ce partenariat garantie donc non seulement la faisabilité du projet mais permet également un transfert technologique rapide et à moindre coût pour la France. La deuxième originalité de ce projet repose sur le fait que Graphogame sera implémenté pour fonctionner sur des tablettes graphiques tactiles et mobiles. Cela peut révolutionner la prise en charge au sein de l’école car cet outil peut être utilisé en dehors de la salle d’informatique de l’école notamment dans les groupes de soutien. Cette technologie permet une utilisation facile, adaptative, ludique et fréquente au sein de l'école ou au domicile de l’enfant.



  • WaveSIMM Etude de la banquise par analyse des ondes sismiques

    Etudier la banquise par l’intermédiaire des tremblements de glace
    L’enjeu est double : d’une part estimer l’épaisseur de la banquise, d’autre part analyser sa fracturation, le tout à partir de l’analyse des ondes (houle, tremblements de glace)

    Méthodes sismologiques pour estimer l’épaisseur de la banquise et étudier sa fracturation
    La banquise arctique est en déclin accéléré depuis plusieurs décennies. Si la tendance se poursuit, l’océan arctique pourrait être libre de glace en été avant la fin du siècle, avec d’énormes conséquences environnementales (renforcement du réchauffement climatique aux hautes latitudes : phénomène d’amplification arctique, modification du biotope marin), économiques (ouvertures de routes maritimes, prospection d’hydrocarbures), et donc géopolitiques. Mais si l’étendue des glaces de mer est mesurée par satellite, l’évolution de son épaisseur est plus difficile à suivre. De même, les mécanismes à l’origine de ce déclin ne sont que partiellement compris, la seule augmentation de la fonte estivale sous l’effet des températures de l’air en hausse ne pouvant expliquer la rapidité du processus. L’objectif du projet est d’utiliser l’analyse des ondes mécaniques se propageant dans la couche de glace pour d’une part estimer son épaisseur moyenne, car les caractéristiques de la propagation des ondes dépendent de celle-ci ; et d’autre part d’étudier le processus de fracturation des glaces de mer par l’intermédiaire des tremblements de glace induits. En effet, une fracturation/fragmentation accrue de la banquise accroît sa mobilité, favorise donc son export hors du bassin arctique, et accélère donc son déclin à long terme.



  • TRACC Importance des structures de type « R-loops » pour la condensation mitotique des chromosomes

    Contribution de l’activité transcriptionnelle à l’architecture des chromosomes en mitose
    Condensin est un complexe protéique très conservé qui est essentiel à l’architecture des chromosomes et à la stabilité du génome. Condensin s’associe à la chromatine pour réorganiser les fibres de chromatine dans l’espace. Les mécanismes moléculaires qui gouvernent l’association de condensin avec la chromatine restent méconnus. L’hypothèse fondatrice du projet était que la transcription des gènes produit le substrat nécessaire au recrutement de condensin sur la chromatine.

    Comprendre comment la transcription des gènes produit le substrat nécessaire au recrutement du complexe condensin sur la chromatine.
    Condensin a une forte affinité pour l'ADN simple brin in vitro. La localisation de condensin aux gènes fortement transcrits in vivo suggère que la transcription est probablement à l'origine de cet ADN simple brin. Mais l'origine exacte de cet ADN simple brin associé à la transcription reste mal comprise. En nous basant sur nos données de génétique, nous avons considéré deux types de substrats potentiels qui pourraient recruter condensin sur la chromatine: les R-Loops, qui résultent de la formation d’hybrides ADN :ARN stables dans le génome, et le stress topologique. Les R-Loops sont des structures longtemps ignorées dont il apparaît désormais qu’elles pourraient être à l’origine de nombreuses pathologies humaines. Notre projet visait à développer de nombreux outils moléculaires pour mieux caractériser la formation et la fonction des R-Loops et du stress topologique in vivo et d’établir si l’une de ces structures pouvaient contribuer au recrutement de condensin.



  • ENVIE-FIB Easy Nitrogen Vacancy Ion Engineering using Focused Ion Beams

    Easy Nitrogen-Vacancy Ion Engineering using Focused Ion Beams
    ENVIE-FIB a pour objectif la mise au point d’un instrument permettant la création d’atomes artificiels dans du diamant de haute pureté, au moyen à partir d’une colonne FIB basée sur une source plasma ECR pouvant fonctionner avec différents gaz. L’azote sera utilisé pour créer des centres colorés NV par implantation ionique, avec comme objectif d’atteindre une résolution spatiale de 10 nm des défauts ponctuels ainsi créés. Le xénon permettra de graver la couche de diamant.

    Création de défauts ponctuels avec une résolution manométrique en utilisant la technologie des faisceaux d'ions focalisés
    Le projet ENVIE-FIB a pour objectif la construction d’une colonne d’ions focalisés (FIB) qui permettra de créer des centres colorés NV du diamant, à partir d’une implantation d’atomes d’azote dans un échantillon de diamant de très grande pureté et avec une très bonne résolution spatiale. Les ions seront produits au moyen d’une une source ECR (electron cyclotron resonance) qui a été développée par Orsay Physics et qui est adaptée à des molécules de xénon (Xe) et d’azote (N). La brillance de la source sera optimisée, pour améliorer la résolution avec un courant d’ions de trè§s faible intensité, compatible avec une implantation au niveau de l’atome unique pendant le balayage du faisceau sur l’échantillon. L’objectif est de parvenir à focaliser le faisceau d’azote pour atteindre une résolution de l’ordre de 10 nm dans la création des défauts ponctuels. Cette position sera mesurée de façon relative grâce à une technique de microscopie optique super-résolue. La résolution au niveau de l’implantation sera optimisée au moyen d’un diaphragme placé sur l’échantillon implanté et qui sera intégré dans la chambre à vide.
    La source ECR peut également fonctionner avec des atomes de Xe, beaucoup plus massifs et qui permettent de réaliser de façon très efficace des usinages d’échantillons. Nous testerons la possibilité de fabriquer des microstructures (lentilles solides à immersion, micropiliers) dont la géométrie augmente l’efficacité de collection de la luminescence des défauts.



  • CHEM-CRYPTIDASES Design rationnel et synthèse d'outils pour l'exploration par chemo-biologie des protéases à crypte

    Explorer le rôle de Insulin-Degrading Enzyme, prototype des cryptidases
    Concevoir, synthétiser et évaluer de petites molécules modulatrices de l'Insulin-Degrading Enzyme, une protéine à la croisée de la maladie d'Alzheimer et du Diabète.

    Dénouer les rôles de la cryptidase Insulin-Degrading Enzyme.
    La maladie d’Alzheimer est un désordre neuro-dégénératif dévastateur qui concerne 20 millions de personnes. Elle est entre autres caractérisée par une accumulation de dépôts amyloides menant à la perte de neurones, un déficit cognitif et finalement la mort. La compréhension du mécanisme d’accumulation pathologique dans le cerveau est cruciale. Récemment, les metalloprotéases, comme la cryptidase Insulin-Degrading Enzyme (IDE), impliquées dans la dégradation du peptide amyloide ont été découvertes. Ainsi, la modulation de cette enzyme pourrait mener à de nouvelles stratégies thérapeutiques.
    Le diabète est une maladie métabolique majeure qui affecte plus de 300 millions de personnes. Le but global de la plupart des thérapies actuelles vise à améliorer la signalisation de l’insuline. Théoriquement, un inhibiteur de l’Insulin-Degrading Enzyme permettrait d’aboutir aux mêmes résultats. Malgré un demi-siècle de recherche, le développement d’inhibiteurs n’a pas été abordé. Notre objectif est de concevoir des sondes chimiques pour explorer le rôle de cette enzyme dans ces deux pathologies, en prenant en compte la structure particulière de cette protéine.



  • TERRA-MWH Expériences de convection avec chauffage interne généré par micro-ondes – applications à la dynamique terrestre

    Expériences de convection avec chauffage interne généré par micro-ondes – applications à la dynamique terrestre
    Expériences de convection avec chauffage interne généré par micro-ondes – applications à la dynamique terrestre

    Modéliser et comprendre les phénomènes convectifs contrôlant l’évolution thermique interne de la planète.
    Le premier objectif consiste à mettre au point un générateur de microondes, contrôlé par firmware à partir d’un système embarqué permettant sa mise en œuvre dans des expériences de convection. Pour mettre en œuvre cet objectif, nous devrons trouver un compromis satisfaisant entre la gestion des caractéristiques requises pour les fluides expérimentaux (densité et viscosité), la nécessité d’obtenir de zones ou des couches de forte absorption en microondes et les impératifs de transparence indispensables à la visualisation des mouvements et structures thermiques du fluide.
    La seconde série d’objectifs consiste en l’application des techniques précédentes aux expériences de convection dédiées aux systèmes mantelliques. Les caractéristiques la convection terrestre restent débattues car les observations disponibles ne sont pas discriminantes. Les données sismiques indiquent un mélange convectif efficace à l’échelle du manteau, alors que la géochimie témoigne de l’existence de réservoirs chimiques distincts dans le manteau. Les modèles requièrent ainsi la présence d’hétérogénéités qui persistent sur des milliards d’années, mais dont les caractéristiques physiques restent à définir. Nous identifierons les grandes familles de régimes convectifs attendus en fonction des propriétés des fluides mis en jeu, densité, viscosité, teneur en éléments radioactifs. Une originalité importante de ces études sera notamment de traiter le couplage entre mélange chimique et hétérogénéité spatio-temporelle du chauffage interne, couplage trop complexe pour être actuellement étudié par des modèles numériques. Les caractéristiques des systèmes convectifs mantelliques sont telles que leur prise en compte impliquera de raffiner l’adaptation du prototype de chauffage par microondes. Les objectifs techniques et scientifiques du projet sont ainsi intimement liés et reposent fortement sur la complémentarité des équipes, sur la qualité de l’échange et l’efficacité du transfert de compétences.



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