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

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  • PLUMES Plateforme Logicielle Unifiée de Modélisation pour l'Efficacité énergétique du bâtiment et de ses Systèmes

    PLUMES : une plateforme logicielle unifiée pour l’optimisation de l’efficacité énergétique des bâtiments
    PLUMES souhaite apporter une réponse décisive à la question de interopérabilité des outils de modélisation et simulation du bâtiment, et de leur connexion aux autres outils du cycle de vie, en fournissant un cadre méthodologique et une plateforme logicielle unifiée permettant la réutilisation, la capitalisation et le partage des modèles.

    Assurer l’interopérabilité en modélisation dans le domaine du bâtiment
    La modélisation et la simulation numérique contribuent aux progrès visant à tendre systématiquement vers des bâtiments basse consommation ou à énergie positive et deviennent plus que jamais des outils indispensables dans toutes les phases de conception.
    Elles permettent de prévoir le comportement énergétique d’un bâtiment en vue d’optimiser les choix de construction. De nombreux logiciels très performants ont été développés durant les trente dernières années, mais la quête de meilleures performances énergétiques appelle aujourd’hui à de nouveaux progrès de ces logiciels, non seulement en termes de précision et de fiabilité, mais également en termes d'interopérabilité et de capitalisation des connaissances. En effet, l’évolution des méthodes de travail et en particulier l’organisation en travail collaboratif implique le développement d’un certain nombre d’outils-support logiciels
    performants en matière de partage et de capitalisation de modèles. En pleine adéquation avec ce constat, l’enjeu du projet PLUMES est de faire émerger une base de modèles solide et commune pour les outils de conception et d’évaluation des bâtiments à très basse consommation d’énergie et à énergie positive : Bâtiments neufs et réhabilités, maisons individuelles, immeubles collectifs d’habitation et bâtiments tertiaires.



  • AEDESS Analyse de l’Emergence de la Dengue et Simulation Spatiale

    Modèles multi-agents pour mieux comprendre et lutter contre la dengue
    Appréhender la complexité du système infectieux et plus précisément les interactions entres les différents facteurs de risques (biologiques, vectorielles, climatiques, environnementaux et humains).

    Mieux comprendre les facteurs de risque de la dengue, un enjeu sanitaire mondial, à travers la modélisation
    Apparue dans les années 1945-50, la dengue intègre de manière significative le panel de maladies « mondiales émergentes» dans les années 1970-1980. La maladie reste un enjeu sanitaire mondial majeur puisque la fièvre de dengue, forme simple de la maladie, affecterait selon le « Pediatric Dengue Vaccine Initiative », entre 100 et 150 millions de personnes chaque année. L’extension endémique de la maladie observée ces 30 dernières années est le reflet d’une convergence dans la trajectoire des espaces urbains tropicaux et intertropicaux : des taux d’ouvertures et de densification de plus en plus importants corrélés à des conditions environnementales qui se précarisent. Par ailleurs, la hausse des températures et les changements climatiques pourraient conduire à l’extension de l’aire de prédilection du moustique mais aussi à l’augmentation de la période de reproduction et à l’accroissement de la capacité vectorielle du vecteur sur les espaces aujourd'hui endémiques. Bien que la plupart des facteurs de risques soit connu, la manière dont ils interagissent n’est pas encore bien définie, et de multiples lacunes demeurent sur les rétroactions entre ces différents facteurs. Plusieurs études récentes ont soulignées l’importance de l’échelle micro et en particulier de la nature hyper localisée du contact homme moustique dans la construction du risque. Peu de modèles ont incorporés l’impact de l’hétérogénéité spatiale et aucun n’a abordé l’individualisation tant du moustique que de l’homme. Une synergie entre les différentes disciplines doit être soutenue afin de comprendre la dynamique de transmission des épidémies et l’épidémiologie du virus de la dengue. Nous développerons dans ce projet des modèles multi-agents utilisant les paramètres relatifs aux moustiques, à l’homme et à l’environnement mesurés sur deux sites endémiques, Delhi, Inde et Bangkok, Thaïlande.



  • TermCUT Etude du rôle de la terminaison de la transcription dans le contrôle de la transcription cachée chez la levure S. cerevisiae.

    TermCUT
    Etude du rôle de la terminaison de la transcription dans le contrôle de la transcription cachée chez la levure S. cerevisiae.

    Etude des mécanismes utilisés par la cellule pour contrôler la transcription ubiquitaire
    La terminaison de la transcription est essentielle La terminaison de la transcription est essentielle non seulement pour produire des ARNs ayant une extrémité 3’ correcte, mais aussi pour prévenir l’interférence entre la transcription et d’autres fonctions cellulaires telles que la réplication et la maintenance des télomères. Ceci est d’autant plus critique dans un génome compact comme celui de S. cerevisiae. La terminaison de la transcription est aussi l’une des stratégies principales que la cellule utilise pour contrôler et limiter la transcription cachée. Chez la levure S. cerevisiae, une grande partie des transcrits cachés est constitué par les CUTs (Cryptic Unstable Transcript) que nous avons contribué à découvrir et dont la transcription est terminée par le complexe NNS. Ce complexe joue un rôle essentiel dans le contrôle de la transcription cachée et dans l’élimination des petits ARNs non codant produits, en dirigeant ces derniers vers la dégradation. Dans ce projet nous proposons d’étudier deux aspects de la terminaison de la transcription : 1) le mécanisme de terminaison NNS-dépendante et 2) une nouvelle voie de terminaison que nous avons découvert récemment



  • Nuclear siRNAs Rôle des siRNA nucléaires dans le contrôle de la dynamique chromatinienne

    Fonction et mécanisme d’action des petits ARN nucléaires
    Chez les plantes comme chez les animaux, les petits ARN non-codants sont au cœur d’un vaste réseau de régulation par répression, encore insoupçonné il y vingt ans. Nous les étudions en nous focalisant sur leurs fonctions dans le noyau de la cellule et sur leurs rôles dans la structuration des chromosomes et la transmission épigénétique d’information au travers des générations.

    Rôle des petits ARN nucléaires dans la mémoire cellulaire et l’hérédité épigénétique
    Chez les plantes comme chez les animaux, les petits ARN non-codants sont au cœur d’un vaste réseau de régulation par répression, encore insoupçonné il y vingt ans. Ainsi, ils sont impliqués dans le contrôle du développement et de la différenciation cellulaire, de la structure de la chromatine et des chromosomes, et dans la défense contre les éléments transposables et les pathogènes exogènes. Notre objectif est de comprendre les mécanismes d’action des petits ARN nucléaires pour mieux appréhender leurs rôles dans la mémoire cellulaire et la transmission d’information épigénétique. En utilisant la drosophile comme modèle, nous poursuivons cet objectif par des approches de génétique moléculaire couplées à du séquençage haut-débit. Dans ce contexte nous développons des procédure informatiques pour traiter et analyser les très quantités de données génomiques générées. Au delà des questions biologiques fondamentales, nos travaux apportent des éléments pour mieux comprendre les composantes épigénétiques des maladies et des défauts de développements. Le savoir-faire informatique acquis au cours du projet nous permet également d’améliorer le profilage des petits ARN dans tous les organismes, contribuant ainsi à la recherche de nouveaux bio-marqueurs et cibles thérapeutiques.



  • MONISNOW Suivi temporel de la neige dans un climat changeant

    MONISNOW
    Suivi temporel de la neige dans un climat en évolution

    Contexte et objectif
    Le couvert neigeux et l’atmosphère interagissent fortement via les flux d’énergie et de matière qui se produisent à leur interface. L'extension et la distribution géographique du couvert neigeux a une influence notable sur l'albédo planétaire, et est la cause de la principale rétroaction neige-climat et la mieux connue. Cette extension est observée systématiquement à l'échelle de la Terre et elle est relativement bien prise en compte dans les modèles de prévision numérique du temps et du climat. Cependant, il n’en est pas de même des propriétés internes du manteau neigeux, telles que la taille des grains, l’albédo, la densité ou la conductivité thermique. Or ces propriétés évoluent amplement au cours du temps, et ces variations principalement induites par les conditions atmosphériques, ont en retour un impact sur l'atmosphère via le bilan radiatif. Du fait du manque d'observations à long-terme sur les propriétés interne du manteau neigeux ces boucles de rétroaction sont quantifiées. Ce projet a pour ambition de combler ce déficit en proposant 1) de développer une nouvelle génération d'instruments (MONISNOW) capables de caractériser les propriétés physiques du manteau neigeux et de suivre son évolution sous l'influence des changements climatiques du XXIe siècle, puis 2) d'exploiter ces nouvelles observations pour améliorer la modélisation des transferts d’énergie et de matière à l'interface atmosphère-neige et le métamorphisme de la neige. L’objectif final est de transférer ces améliorations dans les modèles de circulation générale, ce qui a terme permettra de mieux quantifier les rétroactions neige-climat.



  • PRESHINE Pressions sur la ressource en eau et en sols dans l'Himalaya népalais

    L'impact du réchauffement climatique sur la ressource en eau et les activités humaines dans le bassin-versant de la Dudh Koshi (région de l'Everest, Népal)
    Cette recherche pluridisciplinaire (géographie, hydrologie, glaciologie, climatologie) vise à confronter les données du climat (fonte des neige et des glaciers, variations des précitations) avec les discours, les usages et les modes de gestion de la ressources en eau par des sociétés locales dont les besoins s'accroissent (consommation domestique, nouvelles cultures irriguées,développement de la micro hydroélectricité) sur un territoire commandé par l'économie touristique.

    Changement climatique ou changements socio-économiques : quel impact sur la disponibilité et les usages de l'eau dans une économie commandée par le tourisme?
    L’enjeu est de comprendre comment les sociétés himalayennes disposent des ressources et s’adaptent aux changements environnementaux induits ou non par les activités humaines. Il s'agit de mesurer, à différentes échelles de temps et d’espace, les effets concrets sur l' environnement, des stratégies et des pratiques socio-spatiales visant à exploiter/gérer/préserver la ressource en eau et en sol dans un contexte de changement climatique ; et de confronter les représentations des différents acteurs aux processus environnementaux et sociaux à l’œuvre. Au Népal, de nombreux auteurs s'alarment de la fonte des glaciers et de ses conséquences catastrophiques pour les sociétés locales. Pourtant, dans la région de l’Everest, les glaciers ne participent que partiellement au débit des rivières, la majeure partie provenant des précipitations de mousson. Les paysanneries sont davantage affectées par la variations saisonnière de ces dernières et par la régression du couvert neigeux que par la fonte des glaces. Dans un contexte où le tourisme a suscité l'essor de cultures maraîchères gourmandes en eau et de micro centrales hydro-électriques captant l'eau des torrents secondaires afin d'alimenter habitations et lodges destinés aux touristes, les besoins s'accroissent. Il s'agit de confronter ces besoins économiques et ces aménagements nouveaux avec la disponibilité saisonnière en eau des torrents. Cela implique de déterminer la part des précipitations pluvieuses, neigeuses et de la fonte des glaciers dans le bilan hydrologique ; d'analyser dans le temps et dans l'espace l'impact des variations de la disponibilité en eau sur les activités économiques ; d'analyser les modes de gestion de l'eau et l'inégal accès des habitants à la ressource, afin de mieux situer la part des facteurs environnementaux et des facteurs socio-économiques sur les changements observés ; d'évaluer les modes possibles d'adaptation des sociétés locales à ces changements.



  • SocioPlug Cloud social sur des réseaux de plugs, pour un accès à l'information symétrique et respectueux de la vie privée

    SocioPlug, un cloud social pour ses données
    Très pratique le cloud pour archiver ses photos, vidéos et documents. On peut y accéder de n'importe où et sans risque de perte d'information. Mais pour stocker ses données personnelles, l'idéal serait de disposer d'un espace auquel on puisse se fier.

    Modèles de programmation et de déploiement, mécanismes de recherche d’information efficaces et surs, respectant la vie privée, dans le contexte d'une fédération de plug-computers
    De nombreuses initiatives citoyennes ont depuis tenté d’alerter l'opinion sur ces problèmes de dépendance et d’intimité numérique, mais peu d’utilisateurs ont encore pris conscience de l'importance et de l'étendue du problème, faute d'alternatives reconnues. Pour pallier à ce manque, plusieurs propositions telles que Freedom box ou BeedBox proposent des modèles basés sur l'auto-hébergement et les fédérations.
    Cet espace de dépôt et de collaboration auquel se fier, c'est ce que se propose de développer le projet SocioPlug. Le concept repose sur un réseau social permettant de grouper des particuliers, chacun des contributeurs possédant chez lui un petit serveur de type «plug«. Les plug computers sont de minuscules ordinateurs peu coûteux et très économes en énergie.

    Cependant, si le cloud est suffisamment mature pour proposer des modèles de programmation et de déploiement, ainsi que des mécanismes de recherche d’information efficaces, de tels modèles ne sont pas applicables dans le contexte d'une fédération de plug-computers. Comment garantir la sureté et la confidentialité dans un tel réseau ? Quels modèles de cohérence et de synchronisation développer ? Comment exécuter des requêtes efficaces et valoriser communautairement ces masses de données ? Comment associer confidentialité et collecte d’information ?



  • OGRESSE Grains cométaires et évolution du système solaire primitif : analyses isotopiques de micrométéorites polaires cométaires

    A la recherche de la frontière entre le monde cométaire et le monde astéroïdal.
    Des poussières extraterrestres provenant de comètes ont été identifiées dans les neiges des régions centrales Antarctiques à proximité de la station scientifique CONCORDIA. Le but de ce projet est d’analyser leur composition pour obtenir des informations sur le contexte astrophysique de naissance du système solaire.

    Analyses de micrométéorites polaires cométaires
    L’analyse de matériaux extraterrestres permet d’aborder de nombreux champs de connaissances qui vont de la nucléosynthèse au sein des générations d’étoiles qui ont précédé le Soleil jusqu’à la différenciation planétaire. Le projet présenté est centré sur le contexte astrophysique de naissance de notre étoile. On s’intéresse ici à la séquence d’événements qui ont eu lieu pendant les quelques dizaines de millions d’années qui séparent l’effondrement gravitationnel de l’étoile, la dissipation de son disque d’accrétion et l’apparition des planètes. Le programme OGRESSE propose d’aborder plusieurs questions fondamentales concernant : i) l’héritage interstellaire dans la poussière cométaire, ii) l'origine de la matière organique dans le système solaire et iii) l’origine nucléosynthétique des différentes radioactivités de courtes périodes (maintenant éteintes) qui étaient présente dans le disque protoplanétaire. Les micrométéorites ultracarbonées (UCAMMs) découvertes dans la collection CONCORDIA présentent des similarités frappantes avec les grains CHON observés dans la comète Halley en 1986. Leur composition chimique et isotopique indique qu’elles proviennent très probablement de comètes. Nous proposons d’identifier la nature et la concentration de grains présolaires interstellaires contenus dans les UCAMMs et mesurer les compositions isotopiques en éléments légers (H, N) de leur matière organique. L’une des questions majeures est de comprendre où se situe la frontière entre héritage interstellaire et processus in-situ ayant eu lieu dans le disque d’accrétion durant les premiers millions d’années qui ont suivi l’effondrement gravitationnel du proto-soleil.



  • ATHENA Méthodes d’optimisation pour l’étude intégrée de problèmes décisionnels complexes

    ATHENA
    Méthodes d’optimisation pour l’étude intégrée de problèmes décisionnels complexes

    Enjeux et objectifs
    L’optimisation de processus décisionnels complexes fait l’objet d’études en Recherche Opérationnelle et en optimisation mathématique depuis de nombreuses années. Souvent, les problèmes abordés sont issus d’un découpage implicite des problématiques, qui a été fait compte tenu de la nature des problèmes et de la complexité évidente qu’il y a à vouloir les traiter conjointement. Ces problèmes sont abordés de façon très précise et la difficulté réside dans la façon de les faire communiquer. Par exemple dans le contexte de la chaîne logistique, les décisions en termes de production sont fortement liées aux décisions de gestion de stock ainsi qu’à la politique de distribution des produits. Les problèmes sont toutefois le plus souvent abordés de façon disjointe. Récemment, grâce aux progrès des techniques d’optimisation, aux logiciels performants mis à la disposition des chercheurs et aux avancées matérielles, il est désormais possible d’aborder des problèmes d’une très grande complexité. Par exemple, aborder certains problèmes décisionnels de façon intégrée plutôt que de façon séparée est désormais possible et il est établi que cela permet d’obtenir des solutions qui présentent un plus grand intérêt. L’objectif du projet est d’aborder des problèmes d’optimisation complexes de façon intégrée, à un niveau opérationnel (par exemple ordonnancement de la production et routage des véhicules).



  • Metabosleep Les neurones promoteurs du sommeil du VLPO intègrent et modulent l’apport énergétique local

    Identification des neurones du sommeil comme senseurs glucidique
    Influence du métabolisme sur la régulation du sommeil /La privation de sommeil est associée à des risques accrus d'hypertension artérielle, de diabète, d'obésité, de dépression et de crise cardiaque. Cependant, l'influence directe de l'état métabolique sur l'excitabilité des neurones responsables de l'induction et du maintien du sommeil reste à établir.

    Le glucose comme régulateur du sommeil
    L'objectif de ce projet est de démontrer que les neurones promoteurs du sommeil de l'hypothalamus sont en mesure de détecter et de réguler le statut énergétique localement en répondant aux variations de glucose extracellulaire. Ce mécanisme cellulaire pourrait avoir un impact significatif sur les états de vigilance. Tout d'abord, nous allons caractériser en détail comment les neurones favorisant le sommeil sont capables de sentir le glucose ambiant. Deuxièmement, nous déterminerons ex vivo si l'état énergétique des neurones est en corrélation avec leur niveau d'excitabilité et si cet état d'énergie est lié aux états de vigilance des animaux. Enfin, nous déterminerons si les neurones favorisant le sommeil pourraient jouer un rôle dans le couplage neuro-vasculaire localement et ainsi réguler l'état métabolique en augmentant l'approvisionnement en énergie.
    La démonstration d'un effet excitateur direct du glucose sur les neurones responsables du déclenchement du sommeil est important et pourrait sensibiliser le grand public sur les liens entre le sommeil, le métabolisme et la santé. Cette sensibilisation pourrait contribuer à faciliter la prévention de certaines maladies liées à ces troubles du sommeil. Par ailleurs, nos résultats pourraient favoriser le partenariat avec l'industrie pharmaceutique. En effet, mieux comprendre la nature biochimique des neurones du sommeil est crucial et peut conduire à des traitements pour certains troubles du sommeil. Actuellement, il n'existe pas de médicament approprié pour le traitement de l'insomnie chronique. Un partenariat avec des industries pharmaceutiques pourrait être bénéfique en vue de développer un somnifère efficace qui pourrait notamment augmenter sélectivement l'activité des neurones favorisant le sommeil. Ce médicament aurait moins d'effets secondaires et moins de risques de dépendance que les médicaments actuellement sur le marché.



  • VIMAD navigation autonome des drones aériens avec la fusion des données visuels et inertielles

    Perception based on visual and inertial sensing; Visual-Inertial sensor fusion; aerial navigation; state estimation; closed form solution; nonlinear observability
    Acquire a deep theoretical comprehension of the problem of fusing visual and inertial measurements. Starting from this knowledge, build a new robust and reliable perception system, only based on visual and inertial measurements, to enhance the navigation capabilities of fully autonomous micro aerial drones.

    1. Automatic state initialization by only using monocular vision and inertial data delivered during a short time interval. 2. Observability properties of the visual-inertial sensor fusion problem
    1. Use of the closed-form solution introduced in [1, 2] for the initialization of a filter that fuses visual and inertial measurements;
    2. Use of the closed-form solution for the outliers detection;
    3. Find the range of validity of the method introduced in [3] and, hopefully, derive the general solution of the Unknown Input Observability problem in the nonlinear case;
    4. Use the method of above to infer the observability properties of the visual-inertial sensor fusion problem;
    5. Investigate the possibility of introducing new sensor suites, more effective and suitable for micro aerial vehicles.

    [1] Martinelli A., Vision and IMU Data Fusion: Closed-Form Solutions for Attitude, Speed, Absolute Scale and Bias Determination, Transaction on Robotics, Volume 28, Issue 1 (February), pp 44–60, (2012)
    [2] A. Martinelli, Closed-form solution of visual-inertial structure from motion, Int. J. of Computer Vision, Vol. 106, N. 2, 138–152, 2014.
    [3] A. Martinelli, Visual-inertial structure from motion: observability vs minimum number of sensors, to be presented at the International Conference on Robotics and Automation, ICRA, 2014, Hong Kong, China.



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