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

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  • KEOpS Algorithmes pour la modélisation du système visuel: de la vision naturelle aux applications numériques.

    De la vision naturelle aux applications numériques : une nouvelle vision de notre rétine.
    L'étude des solutions biologiques aux problèmes physique de la perception visuelle offre une riche source d'inspiration pour la conception de systèmes sensoriels artificiels bio-inspirés. Une meilleure compréhension du codage sensoriel sous-jacent peut avoir des applications fructueuses, en vision incarnée et à long terme pour les personnes ayant des facultés visuelles affaiblies. L'ensemble du corpus de connaissances produit va aider à mieux comprendre la façon dont le cerveau fonctionne.

    Notre rétine se comporte de manière non standard en vision naturelle.
    andis que le comportement des cellules ganglionnaires de la rétine semble bien cerné lors de la présentation de stimuli artificiels (souvent, par un modèle comportant un filtre spatial et temporel suivi d'une fonction non-linéaire ), dès que la rétine se retrouve en condition naturelle, son comportement brise ces standards : une activité parcimonieuse et moins aléatoire est observée, induisant des mécanismes sophistiqués de détection d'événements spatio-temporels. Cela permet une compression pertinente de l'information, tenant compte de la statistique des images naturelles. En effet il y a cent fois moins de fibres dans le nerf optique que de cellules photo-réceptrices. Il faut donc mieux comprendre ce mécanisme complexe et de nouveaux verrous scientifiques sont à attaquer.
    Concrètement, ce projet a pu commencer à fournir de nouveaux faits expérimentaux sur le comportement des cellules non-standards de la rétine dans le cas de scénarios naturels, et proposer des méthodes et outils statistiques de haut niveau pour analyser ces opérateurs visuels biologiques innovants. Des mécanismes calculatoires efficaces en vision par ordinateur ont aussi été proposés. Un logiciel ouvert pour la mise en œuvre numérique des concepts précédents et une plateforme d'expérimentation pour évaluer les résultats obtenus est disponible. En terme de modèles bio-physiques plusieurs contributions à l'état de l'art ont été fournies.



  • IMOLABS Molecules interstellaires : spectroscopie et synthèse en laboratoire

    Molécules interstellaires : spectroscopie et synthèse au laboratoire et dans l'espace
    Depuis la détection des toutes premières molécules dans le milieu interstellaire, les progrès dans la compréhension des voies de formation et desctruction des molécules ont été étroitement couplés avec les avancées en spectroscopie de laboratoire et dans les techniques de synthèse. Ce projet rassemble des experts en chimie, physique moléculaire, instrumentation et astrophysique pour poursuivre l'explroation de la chimie dans le milieu interstellaire.

    Astrochimie : du laboratoire a l'espace
    L'astrochimie entre dans un âge d'or, grâce à l'augmentation de la sensibilité des détecteurs, de leur bande passante ainsi que de la surface des télescopes. L'analyse des spectres ascronomique, qui conduit éventuellement à la détection de nouvelles molécules, est néanmoins rendue dfficile par la connaissance imparfaite des spectres des molécules, qu'elles soient stables ou réactives. Le manque de compréhension des chemins de formation des molécules est un second point clé, qui explique le faible taux de succès des recherche de nouvelles molécules. Ce programme interdisciplinaire a pour but de progresser sur ces points en développant conjointement : i) de nouvelles techniques augmentant la sensibilité de la spectroscopie au laboratoire, ii) de nouvelles méthodes de production des molécules, et iii) la modélisation astrophysique et l'analyse des données d'observation.
    Les objectifs du projet sont la détection de nouveaux composés interstellaires, en particulier de nouveaux radicaux comme CH2OH et des composés azotés de la famille des nitriles et isonitriles. Un deuxième aspect est l'amélioration des instruments de spectroscopie par l'automatisation, l'augmentation de la vitesse de balayage, l'accroissement de la gamme de fréquence et la détection hétérodyne.



  • BHI-PRO Inversion hiérarchique bayésienne dédiée à la spectrométrie de masse. Application à la découverte et la validation de nouveaux marqueurs protéiques.

    BHI-PRO
    Inversion hiérarchique bayésienne dédiée à la spectrométrie de masse. Application à la découverte et la validation de nouveaux biomarqueurs protéiques.

    Objectifs scientifiques et économiques
    Les enjeux scientifiques et économiques sont d’améliorer l’efficacité des phases de découverte et de validation de biomarqueurs protéiques. Les études reposant sur la spectrométrie de masse (MS) réduisent significativement le délai par rapport à des approches standards par immunocapture. Elles donnent accès directement à des profils multidimensionnels de biomarqueurs. Cependant, seulement un faible nombre d’études cliniques protéomiques utilisant la spectrométrie de masse ont conduit avec succès à l’identification robuste de nouveaux marqueurs, remettant en question la reproductibilité des analyses protéomiques par spectrométrie de masse. Deux paramètres cruciaux n’ont pas été pris en compte dans les études actuelles : le rapport entre la variabilité technologique et la variabilité biologique et le concept de puissance statistique. Pour un nombre donné de patients, la variabilité technologique doit être réduite pour augmenter la puissance statistique des études. Nous proposons de contrôler la variabilité technologique grâce à un algorithme d’inversion Bayésien adaptatif innovant pour retrouver la concentration des protéines et le statut clinique de l’échantillon.



  • FRUGAL Les figures rurales de l'urbain généralisé au filtre des mobilités durables

    Comment les espaces d’urbanisation dispersée, ruraux ou périurbains, peuvent contribuer au développement de territoires durables et vivants.
    Dépasser les représentations conventionnelles attachées aux espaces périurbains et ruraux en prenant en compte les spécificités de leur dynamique territoriale. Esquisser des alternatives d'évolution de ces espaces, en considérant qu'ils présentent de forts potentiels de durabilité au plan des proximités, des mobilités alternatives, et des interfaces entre bâti et nature.

    Renouveler la production de connaissance et fournir aux praticiens et aux gestionnaires de l’urbanisme des outils descriptifs et opérationnels.
    Au regard du développement durable, l’urbain de faible densité, parce que dispersé, ne doit plus demeurer hors-sujet comme modèle d’urbanisation, au motif qu’il serait incompatible avec l’économie d’espace, la diversité des fonctions, le brassage des groupes sociaux, la sobriété énergétique, la préservation de la biodiversité et des écosystèmes agro-naturels ainsi que des patrimoines paysagers.
    A côté et en complément des figures compactes, denses et diversifiées de l’urbain aggloméré, couramment englobés dans le terme «ville », existent les « figures rurales d’un urbain généralisé », dont les caractéristiques spatiales et les pratiques locales restent encore très mal connues. Cette recherche s’inscrit ainsi dans l’idée selon laquelle une politique d’aménagement durable ne peut ignorer l’urbain dispersé ; elle doit promouvoir non seulement des villes durables mais aussi un territoire durable dans l’ensemble de ses composantes.
    Il s’agissait en premier lieu d’élaborer de nouveaux concepts propres à identifier et décrire les spécificités de ces espaces, au croisement des analyses portant sur la dispersion morphologique, la distribution des populations, des emplois et des services, sur les mobilités et sur les interfaces entre espaces bâtis et ouverts.
    La deuxième ambition était de l'ordre de la production de connaissance concernant les espaces d’urbanisation dispersée, dont les caractéristiques, depuis les derniers travaux de géographie rurale, n’ont que rarement été réactualisées alors que les processus de transformation de ces espaces se sont accélérés durant ces dernières décennies.
    La troisième ambition, d'ordre méthodologique et projectuel, visait à croiser des approches menées par des disciplines différentes (architecture, géographie, aménagement, ingénierie des réseaux, ethnologie, environnement), de manière à tester des modes originaux d'appréhension de ces espaces.



  • PLASTIZOME Etude de la plasticité physique et fonctionnelle des protéasomes.

    Que régule et qui régule la nanomachine de dégradation des protéines ?
    Des dysfonctionnements de la nanomachine de dégradation des protéines qu’est le protéasome participent à la pathogenèse de maladies telles que les cancers ou les maladies neurodégénératives. Il est donc important d’identifier i) les processus cellulaires dans lesquels le protéasome est impliqué, ii) les facteurs influençant son activité.

    Identification et caractérisation des partenaires du protéasome (PROTEA-ZOME).
    Le protéasome est une nanomachine qui dégrade les protéines. Il est présent dans toutes les cellules eucaryotes. Son activité est cruciale pour une large variété de processus cellulaires fondamentaux (régulation du cycle cellulaire, dégradation des protéines oxydées ou mal repliées, réponse au stress, réponse immunitaire…..). Il reste encore probablement à découvrir des processus cellulaires dans lesquels le protéasome est impliqué ainsi qu’à élucider les mécanismes moléculaires par lesquels il intervient dans ces processus. Des études récentes ont montré que de nombreuses et diverses protéines y sont associées et que l’association du protéasome à différents partenaires oriente les fonctions auxquelles il participe et peut moduler son activité.
    Dans ce projet, nous nous proposons d’identifier et caractériser les partenaires physiques et fonctionnels du protéasome (PROTEA-ZOME). Un niveau élevé de l’activité du protéasome semble associé à la tumorigenèse. De façon intéressante certaines cellules transformées sont plus sensibles à l’inhibition du protéasome que les cellules non malignes. Les inhibiteurs du protéasome sont utilisés dans le traitement de certains cancers. Il est donc important d’identifier les facteurs influençant le niveau d’expression et l’activité du protéasome et d’explorer les fonctions auxquelles il participe dans différentes conditions physiologiques.



  • CHLORO_SAP Acclimatation à l'environnement dirigé par le chloroplaste dans les plantes.

    Comment le chloroplaste aide la plante de s'adapter aux changements dans son environnement?
    Les chloroplastes sont des organites essentiels qui sont le siège de la photosynthèse des plantes vertes. Grace a ses fonctions la chloroplaste est très sensible a l'environnement extérieur. Dans ce projet nous étudions comment la chloroplaste est impliqué dans les cascades de signalisations qui medient l’acclimatation de la plante entière aux changements environnementaux.

    Les enjeux et objectifs
    Les chloroplastes sont des organites essentiels qui sont le siège de la photosynthèse des plantes vertes. En captant et en convertissant l’énergie lumineuse du soleil grâce à des transporteurs électroniques, la photosynthèse constitue la principale source d'énergie chimique pour la biosphère tout entière. Les chloroplastes ont été formés quand une cellule eucaryote a intégré une cyanobactérie, procaryote photosynthétique ancien. Aujourd’hui les processus dérivés des processus bacteriens y compris la photosynthèse, la transcription et la traduction se poursuivent dans le chloroplaste, avec l'ajout de nouveaux procédés eucaryotes comme les métabolismes des hormones et de l'amidon. Les chloroplastes sont maintenant au coeur même du métabolisme énergétique des plantes et sont de délicats capteurs de l'environnement extérieur thermique, lumineux, hydrique et des besoins nutritifs de la plante. Dans ce projet nous proposons de découvrir comment les chloroplastes sentent les changements environnementaux et comment ils les signalent ensuite pour medier l’acclimatation de la plantes entière. Des progrès dans ces domaines ouvriront de nouveaux horizons en biologie végétale, et seront déterminants pour l’amélioration des plantes qui devront faire face (i) aux changements climatiques par le développement de plantes résistantes aux stress environnemental, et (ii) aux incertitudes d'approvisionnement en énergie par le développement de plantes ou d’algues comme sources d’énergie alternatives



  • PHENOWALL Complexité du métabolisme phénolique chez les végétaux : exploration de nouvelles voies de biosynthèse des précurseurs de la paroi cellulaire

    Nouveaux outils pour améliorer la production des biocarburants
    La lignine est un obstacle à la production de biocarburants et du papier, ainsi qu’à la bonne digestibilité des fourrages. Une amélioration des cultures pour modifier la qualité ou les quantités de lignine nécessite une bonne compréhension de sa voie de biosynthèse.

    Fonctions respectives des cytochromes P450 du métabolisme phénolique chez les graminées
    Les cytochromes P450 catalysent les étapes limitantes et irréversibles du métabolisme phénolique (étapes d’oxydation). Certains d’entre eux se sont dupliqués au cours de l’évolution précoce des plantes à graines et des monocotylédones (céréales, graminées). Ces duplications ont été conservées chez la plupart des espèces végétales. Notre objectif est de déterminer les bases fonctionnelles de ces duplications afin d’être en mesure d’optimiser les flux vers la biosynthèse des phénols solubles (antioxydants) et des différents monolignols (monomères composant le polymère de la lignine) pour en optimiser la composition et la digestibilité. Le modèle végétal utilisé pour ce projet est Brachypodium distachyon, la plante modèle pour les graminées tempérées, pour laquelle des outils génétiques ont été mis en place et sont toujours en cours de développement. Les résultats obtenus génèrent des outils pour améliorer la composition de la graine pour des applications alimentaires, ainsi que pour optimiser la composition de la lignine pour la production de biocarburants, de pâtes à papier, ou pour améliorer la digestibilité des fourrages.



  • SEAFRONTTERA SEAmount and FRONTal megathrust Tsunami and Earthquake Risk Assessment.

    Seamount and frontal tsunami and earthquake risk assessment
    Le long de la subduction de Sumatra, il reste un large gap de 500km de long prêt à rompre, le segment Nord Mentawai. Pour évaluer le risque sismique et tsunamigénique de ce segment, il est important de comprendre pourquoi certaines sections frontales peuvent rompre et ce qui contrôle la propagation latérale des séismes. Dans ce projet, nous nous proposons de modéliser les conditions mécaniques nécessaires pour cette propagation frontale et l'effet de la subduction de reliefs bathymétriques.

    Potentiel tsunamigénique et sismique du segment Nord Mentawai
    Les deux derniers grands séismes de magnitude > 9 du 21ème siècle (Sumatra, 2004, Japon, 2011) ont surpris à la fois les scientifiques et les agences gouvernementales car de tels séismes n'étaient pas attendus mais surtout car ces séismes ont rompu la partie frontale des mega-chevauchements que l'on pensait jusqu'ici asismique. Ces ruptures frontales ont engendré des tsunamis majeurs qui ont conduit à des pertes humaines dramatiques et à un désastre nucléaire. D'après les études géodésiques et paléo-géodésiques, le gap sismique est entièrement couplé et prêt à rompre dans un futur proche. Alors que le séisme de 2004 a rompu plus de 1300km de la zone de subduction, le segment sud de Mentawai à quant à lui été rompu par une séquence de séismes. La segmentation des séismes a souvent été relié à la subduction de reliefs bathymétriques. Cependant, bien que cette relation a fait l'objet de nombreuses études, il existe très peu de modélisations mécaniques permettant d'expliquer cette relation. Par conséquent, pour évaluer correctement le risque sismique et tsunamigénique, il est indispensable de comprendre pourquoi certaines sections frontales peuvent rompre sismiquement et ce qui contrôle la propagation latérale des séismes. Dans ce projet, nous proposons de modéliser les conditions mécaniques requises pour la propagation frontale et l'effet de la subduction de relief sur la segmentation des séismes. L'acquisition de profils sismiques réflexions de haute qualité le long de la zone de subduction de Sumatra, en particulier dans la zone du gap, nous permettrons de conduire une analyse mécanique fine.



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