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

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  • MANOMICS Prélèvement du manganèse chez Arabidopsis: analyse génomique et voies de régulation

    Comment les plantes s’approvisionnent-elles en manganèse?
    Le manganèse (Mn) est un micronutriment essentiel chez les plantes et limite leur croissance dans les nombreux sols où il est peu abondant. Comprendre les mécanismes moléculaires qui sous-tendent et contrôlent le prélèvement du Mn permettra à terme de développer des plantes mieux adaptées à la carence en Mn.

    Le manganèse : un micronutriment essentiel laissé-pour-compte chez les plantes
    Le Mn est indispensable à la photosynthèse. Pourtant, son homéostasie chez les plantes reste sous-étudiée en comparaison de celle d’autres micronutriments essentiels tels que Fe, Zn ou Cu. La carence en Mn des cultures agricoles est répandue dans de larges territoires sur la planète et entraine des pertes de rendement atteignant 65%. Outre son effet sur la croissance, le Mn est important pour la résistance des plantes aux maladies ainsi que pour la protection contre le stress oxydant via son rôle de cofacteur d’une enzyme antioxidante majeure, la superoxide dismutase. Par ailleurs, comme tous les métaux de transition essentiels, l’excès de Mn peut être nuisible et la toxicité en Mn est un problème dans de nombreux sols. Parce que le Mn et le Fe compètent pour les transporteurs et les ligands, l’excès de Mn a pour effet indirect une carence en Fe qui, à son tour, réduit considérablement le rendement des cultures. Pour toutes ces raisons, nous pensons qu’il est temps d’investir dans l’étude des mécanismes de l’homéostasie du Mn chez les plantes. Cette étude permettra de mieux comprendre les bases moléculaires de l’efficience en Mn, c’est à dire la capacité qu’ont les plantes à s’accommoder d’un apport en Mn limité. Ces informations serviront de base pour concevoir et produire des plantes produisant plus de biomasse dans une large gamme d’environnements.



  • DEPSLIT Système nanofluidique biofonctionnalisé avec pré-concentrateur moléculaire pour la détection ultra-rapide et l’analyse cinétique

    DEPSLIT
    Système nanofluidique biofonctionnalisé avec pré-concentrateur moléculaire pour la détection ultra-rapide et l’analyse cinétique

    Enjeux et objectifs
    The proposed research project aims at developing novel biosensing platforms based on molecular confinement and electrokinetic effects within nanofluidic channels for real-time, ultrasensitive, spatially resolved and potentially multiplexed detection of biological markers. The detailed objectives of this project are to:
    - Develop fabrication processes and adequate surface functionalization strategies allowing multiplexed molecular grafting for the realization of working nanoslit devices.
    - Use theoretical and simulation tools to model our nanofluidic device for design optimization and extraction of reaction kinetic parameters from the sensor output so as to validate the proposed approach of using biofunctionalized nanoslits as affinity-based biosensors.
    - Characterize and improve the performances of the nanoslit biosensor in terms of sensitivity, minimum threshold and response time, using electrokinetic effects for enhanced mass transport and sample pre-concentration.
    - Confirm the possibility to study reaction kinetics with high spatiotemporal resolution (single-pixel resolved and real-time) using well-known biological models and compare fluorescence-based nanoslit affinity-based biosensing with commercial standard technologies (QCM and SPR).
    - Evaluate and optimize the performances of fluorescence-based nanoslit biosensors for a relevant clinical application, e.g. the ultra-rapid detection of highly diluted biological markers in serum.



  • MOPRACS Modèles, pratiques et cultures scolaires en Afrique de l'Ouest francophone

    Modèles, pratiques et cultures scolaires en Afrique de l'Ouest francophone
    A partir du cas du Sénégal et du Bénin, le projet vise à contribuer à la compréhension des modèles et pratiques scolaires en Afrique de l’Ouest, à un moment où ceux-ci sont en pleine recomposition. En effet, les questions de la gestion publique ou privée de l’éducation, de son caractère laïc ou religieux, “national” ou extraverti sont réactivées dans un contexte de fort interventionnisme international.

    Faire l’école en Afrique: Etudier la co-production de l’école
    Ce projet s’intéresse aux négociations et transactions entre les acteurs impliqués dans les processus scolaires d’un bout à l’autre de la chaîne éducative (prescripteurs, opérateurs, agents, usagers…) ainsi qu’à leurs pratiques ordinaires et symboliques qui reproduisent l’institution scolaire en même temps que la fabrique quotidienne de l’Etat. En ce sens, la réalité éducative des pays ouest-africains est loin d’être aussi homogène que les politiques éducatives internationales ne le laissent apparaître. Il faut alors mettre en évidence les facteurs et les variables permettant d’expliquer la diversité des situations et des pratiques éducatives observées.
    Le premier niveau d’analyse du projet MOPRACS concerne la dimension internationale des politiques d’éducation, les formes spécifiques de gouvernement de l’école qu’elles produisent et les modalités de leur négociation par les acteurs nationaux. Le deuxième niveau d’analyse porte sur les différentes formes de prise en charge des enfants – garçons et filles – en examinant le fonctionnement, l’organisation sociale et ses significations ainsi que l’imaginaire véhiculé par l’école et sa perception par ses différents acteurs.



  • Synapse-2Dt Contrôle spatial et temporel de la formation de synapses via les molécules d’adhérence neurexine/neuroligine

    Molécules d’adhérence neuronales pour former des synapses à façon
    L’objectif principal de ce projet était de contrôler de façon spatiale et temporelle la formation de synapses, lieux de communication entre cellules nerveuses. Pour cela, nous avons combiné des cultures de neurones primaires avec la manipulation de plusieurs protéines d’adhérence neuronales, notamment le complexe neurexine et neuroligine, connues pour son rôle dans la différentiation synaptique.

    Contrôle spatial et temporel de la synaptogénèse via les molécules d’adhérence neuronales neurexine et neuroligine
    Notre apport principal a été de développer de nouveaux systèmes biomimétiques fondés sur ces molécules d’adhérence purifiées, pour induire une différentiation synaptique contrôlée dans le temps, ou dans l’espace. L’utilisation d’outils de simulation numérique et de techniques de microscopie super-résolutive a permis de quantifier ces processus à l’échelle de la molécule individuelle. Ces nouveaux systèmes pourront servir de base pour un criblage haut débit de composés pharmacologiques, peptides, ou siRNA susceptibles de modifier les étapes initiales de la formation synaptique. Sachant que des mutations de la neurexine et la neuroligine ont été impliquées dans l’autisme, le retard mental, et la schizophrénie, ces travaux pourraient permettre à terme l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour ces pathologies neuro-développementales.



  • MORE4LESS Modélisation des écoulements particulaires réactifs pour les procédés durables à faible impact énergétique

    Modélisation des écoulements particulaires réactifs pour les procédés industriels durables à faible impact énergétique
    De nombreux procédés industriels comme la combustion du charbon, le craquage catalytique, les réacteurs de polymérisation, la gazéification de biomasse et la combustion en boucle chimique impliquent des écoulements réactifs dans lesquels la phase continue est le fluide et la phase dispersée est constituée de particules solides. L’optimisation de ces procédés représente un défi scientifique et industriel majeur dans le contexte de la flambée des couts de l’énergie et du développement soutenable.

    Il est essentiel de mieux comprendre les phénomènes multi-physiques et multi-échelles dans les écoulements particulaires réactifs rencontrés dans les installations industrielles.
    Un grand nombre de procédés industriels nécessite la mise en œuvre d’ écoulements réactifs dans lesquels une phase continue (gazeuse ou liquide) interagit avec une phase solide dispersée: les procédés catalytiques en lits fluidisés, la combustion dans un tambour en rotation, la gazéification du bois, la combustion des déchets solides. Il est déterminant de pouvoir mieux maitriser et contrôler ces phénomènes complexes afin de réduire la consommation d’énergie et l’empreinte environnementale. Une meilleure compréhension des couplages mis en jeu dans ces écoulements (hydrodynamique, chimique, thermique) est un élément essentiel pour l’aide à l’optimisation et le contrôle de ces procédés. De plus la capitalisation des connaissances acquises dans des codes CFD permettra de mieux prédire ces écoulements apportant ainsi une aide précieuse pour la conception. Néanmoins, il s’agit d’un verrou scientifique majeur. La très grande difficulté à modéliser ces écoulements réside dans la très grande variété de configurations qui peuvent être rencontrées en fonction de la fraction volumique de particules, la charge massique des particules, la taille des particules par rapport à celle des mailles, la nature de l’écoulement chargé de particules. En prenant en compte les transferts de quantité de mouvement, de chaleur et de masse, et les couplages entre les phases, le travail de modélisation des écoulements particulaires réactifs reste un vrai challenge.

    L’objectif de MORE4LESS est de proposer une approche de modélisation multi-échelles des écoulements particulaires réactifs. En particulier, nous concentrons nos efforts de modélisation sur l’approche mésoscopique Euler/Lagrange, qui représente le point faible, dans la prédiction des écoulements réactifs denses et dilués. Ces nouveaux modèles seront implantés dans le code LES massivement parallèle YALES2, nous permettant ainsi de franchir un pas décisif vers l’optimisation des procédés semi-industriels.



  • ProtDynByNMR Etude de dynamique fonctionnelle des protéines à résolution atomique par spectroscopie RMN du solide

    Etude de dynamique fonctionnelle des prote´ines a` re´solution atomique par spectroscopie RMN du solide
    Développement de nouvelles méthodes de RMN à l'état solide et application à la compréhension du lien fonction-mouvement dans des protéines cibles biologiques importantes

    Des nouveaux outils permettent de comprendre le mouvement des protéines à l'état solide
    La détermination de la relation entre la fonction moléculaire, et de leur structure et flexibilité est un objectif majeur des sciences de la vie courante. L'établissement de ce lien entre la fonction et le mouvement est souvent particulièrement difficile pour des protéines les plus intéressantes, comme très grands complexes et des protéines membranaires. Le but de ce projet est de développer de nouveaux outils, qui permettent d'étudier la dynamique et de déterminer avec une résolution atomique, les amplitudes et les échelles de temps de la dynamique locale et relier cette information à la fonction. Notre principal outil est la spectroscopie RMN à l'état solide. Le développement méthodologique est un objectif central, parce queque les méthodes actuelles ont encore un énorme potentiel d'amélioration, afin d'obtenir des informations plus précises. En termes d'application, les principales cibles ambitieuses sont des protéines membranaires de la famille des transporteurs mitochondriaux. En outre, nous allons valider la méthodologie sur les protéines modèles et des protéines d'intérêt biologique qui sont bien établis.



  • IMOCA Etude et développement de nouvelles stratégies thérapeutiques anticancéreuses basées sur l’immunomodulation et les cellules dendritiques

    La Chaire industrielle IMOCA (Immuno-MOdulation et Cancer) étudie et développe des nouvelles stratégies thérapeutiques anti-cancéreuses basées sur l'immuno-modulation et les cellules dendritiques.
    La Chaire Industrielle IMOCA mène des recherches intensives dans les domaines de l'immunologie fondamentale et appliquée pour augmenter la connaissance des réponses immunitaires dans le contexte du cancer et de l'inflammation, concevoir des immunothérapies tout en formant les futurs acteurs du domaine. Située à l’interface entre le monde académique et industriel, elle vise à optimiser un portfolio de projets ayant de fortes chances d’avoir des retombées appliquées.

    L’objectif de la chaire industrielle IMOCA est d’étudier l’immunomodulation en particulier des cellules T et des cellules dendritiques pour concevoir et améliorer les immunothérapies contre le cancer.
    Le traitement du cancer vit une véritable « révolution », passant de stratégies « ciblant la tumeur » à « ciblant le système immunitaire ». Le blocage des « checkpoints » des voies immunitaires par des anticorps anti-CTLA-4 ou anti-PD1, a donné des résultats cliniques impressionnants avec un profil de toxicité acceptable. Une efficacité thérapeutique de ces agents a été rapportée dans le mélanome métastatique et le carcinome des cellules rénales. Améliorer les réponses encore partielles et les étendre à d’autres indications représentent des objectifs majeurs de santé publique.
    Les cancers pour lesquels les anticorps anti-checkpoint ont montré une meilleure efficacité clinique, sont ceux qui présentent un nombre élevé de mutations somatiques, ce qui suggère que ces agents thérapeutiques libèrent des réponses anti-tumorales préexistantes, très probablement dirigées contre des antigènes tumoraux mutés. Augmenter les réponses immunitaires anti-tumorales par vaccination, devrait donc agir en synergie avec les anticorps anti-checkpoint.
    D’ailleurs, les traitements par des anticorps anti-checkpoints a permis d’inverser le contrôle du système immunitaire exercé par la tumeur. Les signaux répressifs générés par la tumeur sur le système immunitaire sont, en partie, médiés par la population de lymphocytes (LT) dits « suppresseurs », les LT régulateurs (Treg). Les cellules myéloïdes, les cellules du stroma et les autres cellules lymphoïdes peuvent également être suppressives. D'autre part, les cellules dendritiques (DC) jouent un rôle central dans l'initiation des réponses immunitaires. Ce sont les seules cellules induisant des réponses efficaces des lymphocytes T CD8+ contre les tumeurs, grâce à un processus communément appelé «présentation croisée». Les protéines de surface des DC et des autres cellules permettant l’activation des Treg ou supprimant les fonctions des lymphocytes T CD8+, représentent donc des cibles prometteuses pour l'immunomodulation.



  • PET-Cat Activation de catalyseurs par transfert d'électron photoinduit

    Activation de catalyseurs par transfert d'électron photoinduit
    La plupart des exemples de catalyseurs métalliques dont l’activité est contrôlée par la lumière sont basés sur la photodissociation ou photodécomposition de ligands pour générer des sites de coordination vacants. Nous proposons de développer le concept d’activation de catalyseur par transfert d'électron photo-induit comme approche innovante et performante d’activation de catalyseurs métalliques inactifs dans leur forme oxydée (haute valence), mais actif dans leur forme réduite (basse valence).

    Développement d'un procédé innovant de photoactivation de catalyseurs au cuivre exploitant un processus de transfert d’électron photoinduit (PET).
    L’objectif principal de ce projet est de développer des catalyseurs au cuivre photoactivables hautement réactifs et d'intérêt pratique pour des transformations chimiques importantes. Les résultats préliminaires servant de base à ce projet, publiés en 2012 dans un article de la revue Angew. Chem. Int. Ed. sélectionné comme « Very Important Paper », ont montré qu’il était possible de photoréduire très efficacement un complexe de cuivre(II) pour générer rapidement un complexe de cuivre(I) très réactif pour la cycloaddition de Huisgen (chimie click), une des réactions les plus utilisées dans les sciences chimiques. Le catalyseur photoactivable proposé présentant un fort potentiel, nous souhaitons étudier de manière approfondie le système de photoactivation et mettre au point des catalyseurs au cuivre photolatents pour des réactions majeures catalysées au cuivre(I), en particulier la cycloaddition entre alcynes et azotures, et les couplages de type Ullmann. Pour ce faire, des modifications de structures du ligand et du photosensibilisateur sont envisagées avec pour objectif d’accroitre la réactivité de l’espèce catalytique générée, mais également la stabilité/photostabilité du catalyseur. Une de nos priorités est de proposer des catalyseurs d’intérêt pratique, c’est-à-dire préparés via des synthèses mettant en jeu un minimum d’étape. Les précatalyseurs de cuivre(II) seront bien sur stockables et manipulables à l’air, l’espèce active au cuivre(I) étant générée, à la demande et in situ, par simple irradiation lumineuse à 365 nm. Un autre objectif est de pouvoir obtenir des précatalyseurs hydrosolubles afin de pouvoir réaliser de manière efficace les réactions en milieu aqueux. Ceci permettra, par exemple, de les exploiter pour les applications de bioconjugaison exploitant la chimie click. Enfin, un des objectifs majeurs du projet est la compréhension du mécanisme de photoréduction, impliquant des espèces transitoires photoactives et radicalaires.



  • Terre-Eau De terres et d'eaux

    De terres et d'eaux
    Ce projet vise à identifier les capacités d’adaptation des acteurs impliqués dans la production alimentaires déployant des stratégies à un niveau intermédiaire mais faisant face à des changements globaux. On part des contraintes vécues par ces acteurs face à un bouleversement du foncier, de leur gestion de l’eau et des écosystèmes. Ce projet étudie sept régions aux développements économiques très différents à Madagascar, en Ouganda, en Cisjordanie, au Liban, au Kenya, au Népal et en France.

    La construction des territoires
    Ce projet explore les mécanismes de recomposition territoriale et politique concernant l’eau et la terre. Ceci permet d’étudier la co-construction de la société et de la nature à l’œuvre. C’est dans ces mécanismes de co-construction que l’on peut identifier les capacités d’adaptation des acteurs aux changements globaux.
    Ce projet vise à identifier les capacités d’adaptation des acteurs impliqués dans la production alimentaires déployant des stratégies à un niveau intermédiaire mais faisant face à des changements globaux. Ces acteurs sont impliqués à la fois dans l’agriculture familiale, qu’elle soit vivrière ou commerciale, et dans l’agriculture productiviste et commerciale.
    En se focalisant sur les acteurs actifs à un niveau intermédiaire, ce projet permet d’identifier les mécanismes qui peuvent se révéler des adaptations durables aux changements globaux. De nombreuses études se penchent sur les mécanismes au niveau global. Mais les acteurs actifs au niveau global réagissent à la dégradation d’un environnement local en déplaçant leur activité ailleurs dans le monde. Ceci est impossible pour les acteurs actifs à un niveau intermédiaire.
    En intégrant des cas où les acteurs font face au bouleversement du rapport au foncier, au bouleversement du rapport à l’eau et à des changements écosystémiques importants, notre étude permet d’aborder les changements globaux tels qu’ils sont affrontés par les acteurs actifs au niveau intermédiaire. Ceux-ci font face à tous ces changements simultanément. Les études explorant ces bouleversements les traitent d’ordinaire de façon isolée.






  • FAON Réseau d'Accès Optique Agile en Longueur d'Onde

    Réseau d’accès optique 1Gbps par utilisateur basé sur le partage d’accès en fréquence.
    Le partage optique d’accès en fréquence permet d’agréger de façon flexible sur une même longueur d’onde une capacité très importante (20-40Gbps) tout en conservant un module client peu onéreux et économe en énergie par la limitation de son débit crête (par exemple 1Gbps) et une forte intégration optique RF sur Silicium.

    Double enjeux : flexibilité de l’allocation de ressource et intégration sur Silicium
    Les objectifs du projet sont de démontrer la faisabilité d'un réseau d'accès large bande optique passif (PON) utilisant un partage d'accès en fréquence appelé «Frequency Division Multiplexing« (FDM – sens descendant) et «Frequency Division Multiple Access« (FDMA – sens montant). Une solution de PON basée sur ces mécanismes devrait permettre au module client appelé «Optical Network Unit« (ONU) d'être significativement moins onéreux et plus efficace énergétiquement que des solutions alternatives plus classiques proposées car, d’une part la capacité du réseau pourra être partagée de façon plus souple en amenant un gain d'efficacité du multiplexage statistique des clients et d’autre part, les ONU n'auront pas besoin d'émettre à un débit bien supérieur au débit requis (ou moyen). L'adoption du FDM/FDMA pour les PON pourrait représenter une rupture permettant aux réseaux d'accès de continuer leur développement tout en maintenant des coûts de production très bas. Mais le passage au FDM/FDMA nécessite la résolution des deux verrous majeurs décrits ci-dessous:
    • démontrer la fabrication d’un composant bas coût permettant la modulation réflective à suppression de porteuse d'un signal optique et ceci de façon indépendante de la polarisation. Celui-ci sera spécifié et prototypé sur une plateforme photonique CMOS, pour démontrer la possibilité de fabrication à grande échelle et à bas coût, par rapport à une technologie plus couteuse et réservée aux réseaux de communications très longues distances (LiNbO3).
    • créer un algorithme efficace de partage dynamique de l'accès aux ressources du réseau (bande passante) qui tiendra compte des besoins individuels de connectivité des différents clients (débit, qualité de service, priorité) et de la qualité de la transmission (budget optique, éloignement). Un tel algorithme sera conçu puis implémenté et validé expérimentalement.



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