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

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  • LIGNOPROG Modélisation de la progression d’enzymes dans des assemblages et parois lignocellulosiques

    Des enzymes au ralenti : identifier les facteurs limitant la progression des enzymes dans les substrats lignocellulosiques
    La biomasse lignocellulosique est une source durable de carburants, molécules et matériaux. Mais sa complexité limite l’efficacité de sa transformation par chimie verte via l’utilisation d’enzymes. La détermination des facteurs de récalcitrance est donc un enjeu scientifique et industriel.

    Comprendre les freins à la progression des enzymes dans les biomasses végétales pour mieux les transformer
    La biomasse lignocellulosique (BL) est un réseau complexe de polymères constituant les parois végétales et est considérée comme une alternative durable pour fournir une panoplie de carburants et produits chimiques en alternative des produits issus du carbone fossile. Cependant, la complexité architecturale et chimique de la BL est aussi un frein à sa conversion industrielle notamment par des enzymes. Il est donc primordial d’identifier en particulier les facteurs biochimiques et structuraux qui contrôlent la progression des enzymes, donc leur activité, et quels sont les plus critiques : c’est l’objectif principal du projet Lignoprog.
    A travers la mise en œuvre de techniques de microscopie de pointe, nous mettons en place des approches pour mesurer la progression et les interactions d’enzymes impliquées dans la dégradation de la biomasse lignocellulosique. Les résultats obtenus permettent de déterminer les facteurs ayant la plus forte influence sur la progression des enzymes. La modulation de ces facteurs, liés au substrat et aux enzymes, doit permettre d’optimiser le processus de transformation de la biomasse.



  • CytoStat Structure et fonctions du cytosquelette bactérien lors du développement, en phase stationnaire, de la compétence et de la sporulation.

    Structure et fonctions du cytosquelette bactérien lors du développement, en phase stationnaire, de la compétence et de la sporulation.
    Dans ce projet de recherche, nous proposons de mener une approche
    pluridisciplinaire (régulation transcriptionnelle, microscopie, biochimie) dans le but de caractériser l’organisation, l’éventuelle restructuration ainsi que les fonctions du cytosquelette d’actine (CA) en phase stationnaire.

    OBJECTIFS, ORIGINALITE ET INNOVATION DU PROJET
    Les objectifs de ce projet sont d'identifier et de caractériser l'organisation, l'éventuelle restructuration et les fonctions du CA, en phase stationnaire, lors du développement de la compétence et de la sporulation chez B. subtilis.
    Le CA a été exclusivement étudié dans le contexte de la croissance bactérienne en phase exponentielle. La principale originalité de ce projet est donc d'examiner l'organisation et les fonctions du CA en phase stationnaire.
    Une meilleure compréhension de la l'organisation et de la structure du CA chez le modèle procaryote devrait nous offrir, au final, de nouvelles perspectives quand à la compréhension des systèmes eucaryotes. Les résultats générés pendant cette étude pourrait offrir de nouvelles données à la recherche médicale. En effet, l'amélioration de notre compréhension des mécanismes régissant la synthèse et la remodelage de la paroi bactérienne pourrait permettre d'identifier de nouvelles cibles pour la création de nouveaux antibiotiques. De façon similaire, une meilleure compréhension des voies de régulation de la transformation génétique pourrait favoriser la maitrise de la plasticité génétique chez les bactéries et ultimement nous aider dans le combat mené contre le développement des souches multi-résistantes. Pour finir, la contamination de la chaine alimentaire par des spores de bactéries est un problème majeur de santé publique. La description des éventuels liens qui existeraient entre CA et sporulation pourrait générer de nouvelles cibles pour lutter contre la sporulation, en amont dans les chaines de fabrication, dans le but de garantir la qualité et la sécurité alimentaire.



  • NONLOCAL Phénomènes de propagation et équations non locales

    NONLOCAL
    Phénomènes de propagation et équations non locales

    L’objectif de ce projet est de comprendre, dans la plus grande généralité possible, les phénomènes de propagation pour des équations de réaction-diffusion avec dispersion ou diffusion non locales.
    L’objectif de ce projet est de comprendre, dans la plus grande généralité possible, les phénomènes de propagation pour des équations de réaction-diffusion avec dispersion ou diffusion non locales. Des comportements très différents des modèles locaux sont attendus, avec de nouvelles interactions entre les termes de dispersion et de réaction. À notre connaissance, un tel programme n’a jamais été entrepris à ce niveau de généralité. Il requerra notamment l’étude d’EDP linéaires et non linéaires avec diffusion intégrale, de mouvements géométriques non locaux, ainsi que le développement d’outils probabilistes théoriques. Nous appliquerons nos résultats à des modèles de propagation en écologie mathématique, tels que les invasions biologiques ou les questions de survie d’une espèce dans un environnement variable. Ces modèles rencontrent un intérêt croissant. L’un des challenges principaux en écologie théorique est de prendre en compte les hétérogénéités, alors que les méthodes numériques ou asymptotiques sont souvent limitées. Ceci rend le développement d’outils analytiques théoriques particulièrement prégnant. Les membres du projet ont acquis une expertise sur les questions d’analyse appliquée, des EDP non linéaires, des modèles de réaction-diffusion et d’écologie mathématique assez unique dans le monde par son étendue.



  • 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.



  • PRAISE Amélioration génétique des PRAIries SEmées face aux aléas climatiques : valorisation de la diversité

    Des prairies diversifiées en amélioration des plantes pour faire face aux aléas climatiquesé
    Comment intégrer la plus-value de la diversité des cultures en amélioration des plantes, pour les défis de l'agriculture de demain ?

    Introduction de la diversité en amélioration des plantes
    Les systèmes de production agricole intensifs vont devoir évoluer sous l’effet des forçages environnementaux associés notamment aux aléas climatiques. Mais alors que la diversité est un paramètre important des capacités de résilience des systèmes, la diversité présente au sein des cultures est relativement réduite. Promouvoir la diversité génétique et spécifique des cultures permettrait de faire face aux aléas climatiques, telle est l’hypothèse de travail pour ce projet PRAISE. Mais l’amélioration génétique des espèces cultivées destinées à être utilisées en mélanges plurispécifiques reste à développer.
    Le projet PRAISE propose de se focaliser sur la prairie temporaire semée plurispécifique dont la diversité intra- et interspécifique est une composante intrinsèque jusqu’ici peu exploitée. Le projet PRAISE propose de réfléchir cette diversité et de la valoriser. Cette vision novatrice en amélioration des plantes est au cœur du projet PRAISE. L’objectif général est de poser les bases génétiques et écologiques de l'amélioration des espèces destinées à une utilisation en mélange en s’appuyant sur l’étude des prairies devant faire face aux aléas climatiques. Plus spécifiquement, il s’agit (i) d’identifier les conditions génétiques et écologiques qui favorisent une production importante et stable des prairies multispécifiques au cours du temps et (ii) de fournir les bases théoriques d’un schéma de sélection innovant des espèces fourragères prairiales dans la perspective d’une utilisation en mélanges plurispécifiques.



  • RAFFINE Robustesse, Automatisation et Fiabilité des Formulations INtégrales en propagation d'ondes : Estimateurs a posteriori et adaptativité

    Formulations intégrales pour la propagation d’ondes : estimateurs a posteriori et adaptativité
    Estimateurs a posteriori et méthodes adaptatives pour la simulation des ondes acoustiques, électromagnétiques et élastiques: théorie, mise en oeuvre et applications en contexte industriel.

    Objectifs globaux et enjeux scientifiques
    Le projet RAFFINE porte sur le développement d’estimateurs a posteriori et de méthodes adaptatives, dans le domaine de la simulation des ondes acoustiques, électromagnétiques et élastiques au moyen d’équations intégrales et d’éléments finis de frontière. Ces méthodes sont l’un des outils majeurs pour la simulation numérique des phénomènes de diffraction et de propagation d’ondes. Elles ont connu ces deux dernières décennies un fort développement, sur les plans théorique comme numérique et sont exploitées en milieu industriel. Pourtant, il existe très peu d’outils pratiques permettant de contrôler la qualité de la solution discrète et l’impact de l’erreur de discrétisation.

    Notre projet vise à combler ce manque, en développant différents types d'estimateurs d’erreur, les implantant dans des codes industriels opérationnels et en démontrant leur intérêt pratique sur plusieurs cas industriels représentatifs. Les enjeux sont majeurs puisqu'une telle approche doit permettre aussi bien de développer des outils automatiques pour la génération de maillages optimaux (vis-à-vis de critères de qualité se solution adaptés à l’application) que de proposer des tests d'arrêt pertinents pour les solveurs itératifs (et donc de réduire le coût total des simulations). Une fraction substantielle du projet sera consacrée aux estimateurs liés à une cible (évaluation en post-traitement des grandeurs d’intérêt constituant parfois l’objectif principal d’une simulation, telles qu’énergie rayonnée ou surface équivalente radar).



  • ChirNoCat Vers le contrôle de la chiralité axiale des biaryles en l'absence de métaux de transition

    Vers le contrôle de la chiralité axiale des biaryles en l'absence de métaux de transition
    Le principal objectif de ChirNoCat est de développer de nouvelles méthodologies de contrôle de la chiralité axiale du motif biarylique, dans le cadre de la chimie organométallique mais en l’absence de métaux de transition.

    Retombées scientifiques, techniques, économiques
    Le but principal de ce projet est de développer des méthodes en chimie organométallique polaire vers le contrôle de la chiralité axiale lors de la formation de liaisons aryl-aryl et ceci en l'absence de métaux de transition, à partir de réactifs bon marché et/ou facilement accessibles. La préparation de biaryles énantioenrichis sans métal de transition est un objectif synthétique important et stimulant du point de vue industriel et académique ; en effet, ils sont considérés comme des structures privilégiées pour la chimie organique synthétique, où ils sont souvent un motif clé dans une multitude d'applications industrielles, notamment comme auxiliaires ou catalyseurs chiraux efficaces, mais aussi dans le domaine des matériaux optiques, en chimie médicinale ou en agrochimie. Notre projet suit plusieurs principes de chimie verte. Ainsi, il permet d'éviter l'emploi de métaux de transition, qui sont des matières premières onéreuses et constituent un problème dans l'industrie pharmaceutique de par leur toxicité et leur élimination très coûteuse via des étapes de purification supplémentaires. En outre, le couplage ARYNE atropo-énantiosélectif permettrait une synthèse efficace et économique de biaryles énantioenrichis, en évitant un dédoublement d'énantiomères (synthèse non asymétrique) ou des étapes additionnelles requises pour l'introduction et l'élimination d'un auxiliaire chiral covalent (synthèse atropo-diastéréosélective). Idéalement, les ligands chiraux utilisés dans le couplage ARYNE atropo-énantiosélectif seraient introduits en quantité catalytique, ce qui le rendrait particulièrement économique. ChirNoCat est l'occasion de développer des processus innovants avec une efficacité améliorée, une diminution de la consommation de ressources et des coûts réduits. Nous croyons que notre projet conduira à une application industrielle future et pourrait constituer un atout essentiel du renouveau industriel de notre pays.



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