2019 Identifier les régions cérébrales qui permettent de reconnaître les … · 2019-09-24 ·...

Écoles doctorales de Lorraine

2019

Identifier les régions cérébrales qui permettent de reconnaître les personnes familières

NEUROSCIENCES

Angélique VOLFART est une jeune chercheuse en neurosciences cognitives* au Centre de Recherche en Automatique de Nancy et à l’Institut de Recherche en Sciences Psychologiques de Louvain-La-Neuve (Belgique). Elle effectue ses recherches au sein d’une équipe qui s’intéresse à la reconnaissance visuelle, c’est-à-dire à la manière avec laquelle le cerveau donne du sens aux objets, aux personnes ou aux mots perçus par la vision. Dans ce contexte, Angélique cherche à comprendre comment le cerveau humain reconnaît les personnes familières, au travers de leur visage ou de leur nom, et comment il associe ces informations entre elles. *Les neurosciences cognitives ont pour but d’étudier le lien entre le fonctionnement du cerveau (neurosciences) et le fonctionnement des processus mentaux (cognition) comme le raisonnement, la mémoire, le langage.

« Chaque jour, nous réalisons des centaines d’actions sans même nous en rendre compte. Ainsi, reconnaître le visage d’une personne et l’associer avec son nom paraît naturel pour la plupart d’entre nous, et cela se fait sans même que nous ayons besoin d’y penser. Pourtant, des mécanismes complexes sont à l’œuvre dans notre cerveau, et mieux les comprendre pourrait nous permettre de mieux prévenir et évaluer leurs dysfonctionnements, voire d’y remédier. »

Reconnaître les personnes est essentiel pour interagir avec elles ou pour suivre l’intrigue d’un film. Cela implique de reconnaître le visage ou le nom d’une personne connue, mais aussi d’associer les deux.

Notre cerveau est divisé en deux hémisphères remplissant des rôles différents : retrouver le nom d’une personne active davantage l’hémisphère gauche, alors que reconnaître un visage engage plutôt l’hémisphère droit. De plus, les régions impliquées dans la reconnaissance des personnes s’étendent de l’arrière vers l’avant du cerveau. Toutefois, le rôle précis de ces régions et leur manière de communiquer entre elles ne sont pas encore bien connus.

Pour mieux comprendre les processus de reconnaissance des personnes familières, Angélique enregistre l’activité électrique du cerveau de sujets volontaires grâce à des électrodes posées sur leur crâne. En même temps, des images (visages ou noms, célèbres ou inconnus) leur sont présentées très rapidement – 6 images par seconde -

sur un écran d’ordinateur. A intervalles réguliers, un changement apparaît dans les images. Par exemple, un visage célèbre apparaît parmi des visages inconnus. Si, lors de la présentation du visage célèbre, un hémisphère s’active plus fortement que lors de la présentation de visages inconnus, alors certaines régions de cet hémisphère sont impliquées dans la reconnaissance des visages célèbres.

Avec cette approche, il est possible de savoir quel hémisphère est davantage activé. Cependant, la localisation exacte des régions impliquées n’est pas possible. Pour remédier à ce problème, Angélique met en place la même expérience avec des patients épileptiques. Cette deuxième phase de ses recherches a une particularité : dans le cadre du diagnostic de ces patients, des électrodes sont placées directement à l’intérieur de leur cerveau. L’activité cérébrale enregistrée par ces électrodes peut ainsi être utilisée pour identifier de manière très précise les régions impliquées dans la reconnaissance des personnes familières.

Mieux comprendre le fonctionnement du cerveau et les possibles répercussions d’une lésion cérébrale sur le processus de reconnaissance des personnes.

Mettre en place de nouveaux tests fiables pour diagnostiquer les troubles de reconnaissance des noms et des visages connus chez les patients avec une pathologie neurologique (traumatisme crânien mais aussi maladie d’Alzheimer, épilepsie, etc…).

Objectifs et/ou applications


2019La prévention des risques psycho-sociaux des managers de proximité en petite et moyenne entreprise

PSYCHOLOGIE DU TRAVAIL - ERGONOMIE

est chercheuse en Psychologie du travail au Laboratoire Lorrain de Psychologie et Neurosciences de la Dynamique des Comportements. En Service de santé au travail interentreprises, au contact de multiples structures de toutes tailles et tous secteurs d’activité, la prévention des RPS* est une problématique quotidiennement mise en évidence par les employeurs et les salariés. Audrey tente de comprendre en quoi la position et la fonction du manager de proximité** dans les petites et moyennes entreprises l’expose lui-même à d’importants RPS, d’autant qu’il a un rôle crucial à jouer sur la prévention de ce même risque pour son équipe.

*RPS : Risques psychosociaux, observables par les questions de stress, mal-être, ou conflits engendrés par l’organisation du travail.**L’encadrant du niveau N+1 des équipes de salariés, souvent appelé « chef d’équipe ».

Audrey APTEL

« A partir du moment où employeurs et salariés s’accordent sur le bien-fondé d’une évaluation des RPS et mettent en place de bonnes conditions pour la réaliser, cet accord constitue déjà la moitié du travail à accomplir. Si les RPS sont une maladie hiérarchiquement transmissible, c’est qu’elle doit être traitée de la tête aux pieds ! »

La question des RPS dans les entreprises est un sujet fort débattu depuis une quinzaine d’années en France. Elle occupe une place importante dans le domaine de la prévention des risques professionnels.

Le manager*, en particulier dans les structures de taille moyenne, a un rôle crucial à jouer dans la prévention de ce risque. A un niveau intermédiaire dans la hiérarchie, il régule l’activité de travail de son équipe, dans le cadre défini par son employeur, et assure donc la prévention des RPS pour cette même équipe.

L’originalité des travaux d’Audrey tient dans la compréhension du rôle des managers dans la prévention des RPS, au regard de leur propre exposition à ce risque.

Quelles sont les contraintes de travail de ces managers ? Leur rôle est-il toujours clairement défini ? Quel rôle ont-ils réellement à jouer en prévention des

RPS pour leur équipe ? Certains modes de management ou certains modèles d’organisation d’entreprises favorisent-ils ces RPS ?

C’est par une démarche compréhensive** qu’Audrey tente d’approcher ces questions, en allant filmer les réunions d’équipes animées par les managers. Les films sont ensuite montrés individuellement aux managers, pour qu’ils explicitent certaines séquences de la réunion, afin de comprendre leur activité, leurs objectifs, leurs stratégies, leurs ressources ou difficultés. Des réunions de travail collectives, entre managers, permettent de faire émerger des pistes d’amélioration de l’organisation du travail.

L’analyse est complétée par un questionnaire portant sur la gestion des émotions, destiné aux managers et aux salariés qu’ils encadrent, afin de comprendre en quoi cette compétence peut jouer un rôle dans le management d’équipe.

Mieux comprendre l’activité du manager, les contraintes et ressources dont il dispose à son poste.

Évaluer l’impact de ses difficultés sur son équipe.

Produire de nouveaux outils afin d’améliorer la prévention des RPS dans les entreprises.


*Manager : Ici on parle systématiquement du Manager de Proximité.**Approche compréhensive : C’est une approche qualitative, en opposition à une approche quantitative (mesure, chiffre). Dans une démarche compréhensive, le chercheur cherche à comprendre son environnement sans le modifier ou manipuler les conditions dans lesquelles il réalise ses observations.


2019

Comprendre le devenir de la chlordécone chez le porc

AGRONOMIE

Aurore FOURCOT est une jeune chercheuse en agronomie à l’URAFPA (Unité de Recherche Animal et Fonctionnalités des Produits Animaux). Elle effectue ses recherches au sein d’une équipe qui s’intéresse au transfert des micropolluants et des résidus dans la chaine alimentaire. Aurore s’intéresse plus particulièrement à la chlordécone, un insecticide utilisé aux Antilles pour lutter contre un ravageur du bananier. Bien qu’il soit désormais interdit, il a durablement pollué les sols. L’objectif d’Aurore est de développer un modèle permettant de comprendre le transfert de cette molécule chez le porc afin de pouvoir identifier des stratégies d’élevage permettant de limiter la contamination de la viande de porc par ce polluant.

« Au-delà de la recherche, ce qui compte et ce qui reste c’est la rencontre, l’ échange, l’humain … »

A partir des années 1960, la production de bananes aux Antilles connait un fort développement dû aux exportations en France métropolitaine. Pour protéger leurs cultures de bananes d’un ravageur, les agriculteurs ont utilisé de 1976 à 1993 un insecticide appelé la chlordécone. Son utilisation a conduit à une pollution des sols pour plusieurs centaines d’années.

Cette molécule présente dans le sol se transfère aux végétaux et aux animaux qui ingèrent du sol ou des aliments contaminés. Si l’homme mange des aliments contaminés, la molécule s’accumule également dans son corps. C’est ainsi que 90% de la population antillaise a de la chlordécone dans le sang ; en s’accumulant, cette molécule peut provoquer des maladies. Pour préserver la santé des consommateurs, il est nécessaire de réduire la contamination en chlordécone des produits alimentaires.

Aurore s’intéresse à la viande de porc. Pour apporter des solutions à ce problème, elle cherche à comprendre le devenir de cette molécule chez le porc : comment est-elle absorbée, puis distribuée, vers les tissus et organes ? Comment l’animal l’élimine ? Pour répondre à ces questions, elle réalise des prélèvements de sang, de fèces et d’organes sur des animaux contaminés en conditions expérimentales. L’ensemble de ces résultats seront utilisés pour construire un modèle ayant pour objectif de mimer le transfert de la molécule dans l’animal. Ce modèle sera un outil pour conseiller les éleveurs antillais sur les pratiques à adopter afin de produire de la viande contenant des teneurs en chlordécone en dessous des seuils réglementaires.

Mieux comprendre le devenir de la chlordécone chez le porc.

Proposer des stratégies d’élevage aux éleveurs de porcs antillais en zones contaminées afin qu’ils puissent produire de la viande saine malgré la contrainte de pollution.



2019

Les images des manuels : une histoire du passé ?ÉPISTÉMOLOGIE

Cédric PRÉVOT est professeur des écoles et doctorant en épistémologie à l’Université de Lorraine. Son laboratoire, basé à Nancy, s’appelle Histoires et Cultures de l’Antiquité et du Moyen-Âge. Dans ses recherches, Cédric essaie de comprendre la fonction des images dans les manuels d’histoire, à une échelle européenne et sur un temps long (de 1850 à 1950). Pour répondre à ces questions, il choisit des manuels, compte le nombre d’illustrations, mesure ces images, les compare, les décrit et les analyse.

« Quand je prends un livre, je commence par regarder les illustrations. Mais comment se passe cette première rencontre au pays des images ? »

On sait que le manuel scolaire est un véhicule idéologique et culturel. Dans le même sens, on sait aussi que lire un texte sans image n’est pas la même chose que lire un texte avec image. A partir de l’analyse d’un grand nombre de manuels en Europe, dans quelle mesure peut-on affirmer que l’image participe d’un discours complexe sur l’histoire, qui non seulement complète le texte (illustre les contenus), mais le dépasse (propose de nouveaux contenus) ? A travers mes études tournées vers les images, je souhaite questionner l’existence de standards européens ou nationaux dans le temps. Est-ce qu’à l’échelle européenne, des images semblables se retrouvent ? Je cherche les ruptures et continuités thématiques et chronologiques dans cette histoire de l’Europe en images. Je recherche enfin les liens entre évolutions éditoriales et événements historiques. Par exemple, est-ce que la Première Guerre mondiale a eu une influence sur l’iconographie des manuels des années 1920 en Europe ? Avec quelles spécificités nationales ?

Pour chaque image, page et manuel, j’étudie ainsi la place des images, leurs surfaces (données métriques et proportions en pourcentage), leurs rôles et fonctions. Cette analyse sur un nombre important d’ouvrages est inspirée de méthodes quantitatives appliquées à l’histoire (je choisis un échantillon, je sélectionne des informations importantes à étudier, je regarde ce que d’autres chercheurs ont fait).

Si je devais peindre ma thèse, elle serait une série de tableaux d’histoire. A une époque et sur un territoire donné, l’iconographie des manuels scolaires offre un visuel, à l’instant T, des thématiques historiques privilégiées.

Montrer qu’en Histoire, et en Europe, de 1850 à 1950, les choix d’images sont fondés sur des motivations éditoriales et idéologiques.

Proposer aux utilisateurs des manuels scolaires (enseignants, élèves) une grille de lecture d’images.



2019

De nouvelles molécules pour soigner le cancer du sein

CHIMIE ORGANIQUE

Elodie CORTELAZZO-POLISINI est chercheuse au Laboratoire Lorrain de Chimie Moléculaire de la Faculté des Sciences et Technologies de Nancy. Les chercheurs de ce laboratoire s’intéressent à l’élaboration de molécules innovantes, dans le but de chercher des applications dans divers domaines tels que la physique ou la biologie. L’objectif d’Elodie est de concevoir de nouvelles molécules actives contre le cancer du sein.

« La nature est le plus grand laboratoire de chimie au monde. Les chimistes s’en inspirent dans le but d’améliorer la vie des hommes. La chimie c’est la vie. »

Le cancer du sein est le cancer féminin le plus répandu et il en existe différents types. Aujourd’hui l’un d’eux n’a pas de traitement spécifique et les patientes sont soignées par chimiothérapie. Néanmoins, outre les dégâts causés par cette thérapie invasive, des résistances peuvent se développer et nuire à la guérison des patientes. C’est pourquoi il est indispensable de trouver de nouvelles molécules à visée anticancéreuse.

Parfois les solutions se trouvent de manière inattendue. C’est le cas d’une molécule utilisée contre le diabète, la troglitazone, qui a dû être retirée du marché en 2000 car elle présentait une très forte toxicité pour le foie de certains patients et pouvait conduire à la mort. Avant de l’abandonner complètement, les chercheurs ont voulu savoir si elle pouvait servir à autre chose, et c’est ainsi qu’ils ont découvert qu’elle présentait également une activité contre le cancer du sein, bien que son mode d’action soit encore inconnu aujourd’hui. La question qui se pose est de savoir quelle partie de la molécule lui confère son activité anticancéreuse.

En effet, une molécule est efficace contre une maladie dès lors que sa structure correspond à la cible visée, comme une clé correspond à une serrure particulière. Or, dans le cas de la troglitazone, la cible n’est pas connue.

L’objectif d’Elodie est de créer de nouvelles molécules de structures voisines de la troglitazone en les modifiant afin de déterminer quelle serait la structure optimale pour soigner le cancer du sein. Pour cela, elle élabore de nouvelles méthodes pour construire ces molécules, de la manière la plus simple et la plus efficace possible. L’activité de ces molécules sera ensuite testée sur des cellules cancéreuses, ce qui permettra aux chercheurs de mieux comprendre leur mécanisme d’action et ouvrira la voie à de nouveaux traitements.

Trouver la structure optimale de la molécule.

Obtenir un médicament actif et non toxique.



2019

Comprendre et valoriser les prairies permanentes pour mieux les protéger

AGROÉCOLOGIE

Geoffrey MESBAHI est doctorant au Laboratoire Agronomie et Environnement de Nancy et au Parc Naturel des Vosges du Nord. Son travail se concentre sur l’étude des prairies permanentes* du massif vosgien. L’objectif est de démontrer l’importance des multiples services rendus par ces prairies aux agriculteurs, à leurs animaux et aux écosystèmes naturels, mais aussi plus largement à l’humanité. Enfin, les résultats de cette étude permettront d’aider les agriculteurs à valoriser leurs prairies et donc à les protéger.

*Les prairies permanentes sont des prairies qui n’ont pas été semées ni labourées depuis au moins dix ans.

« L’agriculture raisonnée ne se limite pas à nourrir le monde : elle crée de la richesse, façonne les paysages et entretient la biodiversité. »

Les prairies permanentes fournissent de nombreux services à l’humanité, comme la production de fourrage de qualité pour le bétail, l’hébergement d’une grande diversité de plantes et de pollinisateurs, ou encore le stockage de carbone dans le sol. Cependant, ces services sont difficiles à prédire car l’environnement et la gestion des prairies par les agriculteurs rendent chaque prairie unique. Cette méconnaissance incite indirectement les agriculteurs à favoriser les cultures temporaires et induit une diminution des surfaces des prairies permanentes. Il est donc crucial de développer des méthodes pour évaluer facilement les services de chaque prairie, sensibiliser les agriculteurs à la protection de ces milieux, et les aider à optimiser leur gestion.

Geoffrey étudie les prairies du massif vosgien afin d’en prédire les services.Pour cela, il travaille sur le terrain, où il identifie la flore, prélève des échantillons de sol et de plantes pour que leur qualité soit analysée, et discute avec les agriculteurs. En parallèle, Geoffrey construit une base de données recueillant pour chaque prairie les données météorologiques, topographiques et l’historique de l’utilisation par les agriculteurs.

Enfin, un travail d’analyse lui permet d’étudier les liens entre toutes ces données pour évaluer les services rendus par les prairies, comprendre quels facteurs impactent ces services et montrer que production de fourrage et protection de la biodiversité ne sont pas contradictoires.

Ce programme d’étude des prairies permanentes du massif vosgien se soldera par la création d’outils d’aide à la décision, qui transmettront tous ces nouveaux résultats aux agriculteurs. Grâce à ces outils, les agriculteurs pourront optimiser la gestion de leurs prairies, en connaissant leurs impacts sur la production fourragère, la biodiversité et la rentabilité de leur exploitation.

Mieux comprendre les prairies permanentes est indispensable à leur conservation, et donc au développement d’une agriculture respectueuse de la nature, des animaux d’élevage et de l’être humain.

Mieux comprendre et évaluer les services rendus par les prairies permanentes.

Transmettre ces nouvelles connaissances aux agriculteurs pour qu’ils protègent leurs prairies.



2019

Ingénierie génétique : une approche pour modifier la fonction des polycétide synthases

INGÉNIERIE MOLÉCULAIRE

Jean-Malo MASSICARD est chercheur au Laboratoire d’Ingénierie Moléculaire et Physiopathologie Articulaire à Vandœuvre-lès-Nancy. Il étudie notamment des complexes multienzymatiques* appelés polycétide synthases, présents chez les bactéries, les champignons et les plantes. Ces complexes sont organisés en véritable chaînes d’assemblage et participent à la synthèse de substances organiques. Ces molécules sont à haute valeur pharmacologique et sont utilisées comme antibiotiques, anticancéreux, immunosuppresseurs, anticholestérolémiques, antifongiques ou encore antiparasitaires. Dans ses recherches, Jean-Malo utilise l’ingénierie génétique** pour évaluer comment l’organisation des polycétide synthases inf luence leur fonction. Il s’intéresse à la fois aux modules constituant la polycétide synthase et à la protéine entière.

*Complexes multienzymatiques : relatif à plusieurs enzymes, qui sont des protéines accélérant les réactions chimiques d’un organisme.**Ingénierie génétique : utilisation des connaissances en génétique pour modifier l’ADN d’un organisme.

« La nature est une bibliothèque et chaque espèce est un livre entier dans lequel nous pouvons puiser des connaissances pour les utiliser. »

L’utilisation des produits naturels en médecine trouve son plein potentiel dans des molécules issues des bactéries, des champignons ou encore des plantes, appelées polycétides. Ces molécules sont actuellement utilisées comme antibiotiques, antifongiques, antiparasitaires, anticancéreux ou encore immunosuppresseurs. Cette grande diversité d’activités, et donc d’applications, s’explique par une stéréochimie* complexe.

Les parties qui constituent ces molécules sont assemblées lors d’un processus qui peut être comparé, par exemple, à une chaîne de montage. Les postes de travail sont spécialisés (les « modules »), chacun est occupé par plusieurs opérateurs d’assemblage (les « domaines »), et les postes sont disposés dans un ordre préétabli qui correspond à la succession des opérations d’assemblage des composants du polycétide. L’opérateur responsable de la stéréochimie du polycétide s’appelle le domaine cétoréductase. Les ailes d’un avion sont orientées de manière à le faire

voler, les groupements chimiques du polycétide sont orientées de manière à le faire interagir avec une cible biologique.

Changer l’orientation des ailes d’un avion, c’est améliorer sa capacité à voler, changer l’orientation des groupements chimiques d’un polycétide, c’est améliorer ses propriétés pharmacologiques ou créer une nouvelle activité. Jean-Malo teste si l’échange de module est plus efficace que l’échange de domaine pour modifier la stéréochimie du polycétide. Pour cela, il utilise une polycétide synthase modèle qui lui sert de base pour créer par ingénierie génétique des mini-complexes enzymatiques qui synthétisent des molécules de polycétides plus petites et donc plus faciles à analyser. Puis Jean-Malo utilise des techniques d’analyse pour séparer les mini-polycétides produits et définir leur stéréochimie. Jean-Malo montre ainsi que l’échange de module est plus efficace que l’échange de domaine cétoréductase seul pour modifier la stéréochimie du polycétide, et que seulement certains modules peuvent être échangés.

Montrer que l’échange de module est une stratégie pour modifier la stéréochimie du polycétides.

Modifier la stéréochimie d’un polycétide dans le but d’améliorer ses propriétés pharmacologiques.

Créer de nouvelles molécules avec de nouvelles activités pharmacologiques.


*Stéréochimie : discipline de la chimie qui étudie l’arrangement dans l’espace des atomes dans les molécules.


2019

Amélioration d’un dispositif médical à visée cardio-vasculaire

PHYSICO-CHIMIE - CHIMIE ANALYTIQUE BIOMATÉRIAUX - BIOINGÉNIERIE

Jordan BEURTON est un jeune chercheur dans le domaine de la physico-chimie appliquée aux biomatériaux et à la bioingénierie. Il fait partie du laboratoire CITHEFOR (CIble THErapeutique et FORmulation) rattaché à l’Université de Lorraine. Il travaille au sein d’une équipe pluridisciplinaire dans le domaine des sciences pharmaceutiques qui poursuit l’objectif de rechercher et d’étudier de nouveaux médicaments à visée cardiovasculaire. L’équipe se concentre surtout sur les complications liées à l’obstruction d’un vaisseau sanguin. Dans ses recherches, Jordan essaie de développer un nouveau dispositif médical qui permettrait d’améliorer le traitement de ces maladies.

« Une infime quantité d’or peut offrir un bénéfice inestimable. »

En France, chaque année, près de 300 000 personnes sont victimes d’ischémies cérébrales ou cardiaques (obstruction partielle ou totale d’un vaisseau sanguin), ce qui entraine l’implantation d’environ 200 000 stents, un dispositif médical cylindrique qui permet de maintenir ouvert un vaisseau sanguin. Parmi ces patients, une forte proportion (environ 40 000) souffrira de complications liées à sa pathologie.

L’effet secondaire principalement observé suite à la pose d’un stent est la resténose (ré-obstruction du vaisseau sanguin). Afin de limiter son apparition, ce projet a pour but de créer de nouveaux dispositifs médicaux actifs. L’innovation apportée aux stents repose sur l’ajout d’une couverture constituée de films polymériques nanostructurés*. Ce dispositif devra être biocompatible** et contenir un réservoir suffisant de principes actifs qui devront être libérés de façon contrôlée et continue pour qu’un effet thérapeutique puisse être observé.

La création de ce nouveau stent se fait grâce l’assemblage de plusieurs constituants.Une première couche d’accroche est déposée à la surface du dispositif. Elle est constituée d’un polymère, une très grosse molécule qui, telle une chaîne, est formée de groupements d’atomes répétés. Chaque maillon de cette chaine représente un point de fixation pour des nanoparticules d’or. Ce sont des amas d’atomes d’or entourés d’une grande quantité de principes actifs. Enfin, la dernière couche à la surface du stent en contact avec l’organisme du patient assure la biocompatibilité du dispositif.

Le comportement de ce film est testé en le mettant en contact avec les molécules et les cellules intervenant dans la coagulation et l’immunité. Les premières expériences de ce travail ont montré qu’il est possible de couvrir un stent avec le film nanostructuré. Les premiers essais de biocompatibilité montrent une interaction limitée avec le sang. Mais de nombreuses optimisations et expériences sont encore nécessaires pour atteindre la quantité souhaitée en principe actifs.

Obtenir une libération progressive du principe actif pendant 6 semaines.

Créer un prototype de dispositif médical actif.


*Nanostructuré : objet dont au moins l’une des dimensions (longueur, largeur, hauteur) est à l’échelle du nanomètre (milliardième de mètre).**Biocompatible : aptitude d’un corps étranger à être toléré par l’organisme.


2019

Acceptabilité des innovations en santé pour une meilleure prise en charge des personnes âgées

GÉNIE DES SYSTÈMES INDUSTRIELS

Linda ACOSTA est une jeune chercheuse en génie des systèmes industriels au laboratoire ERPI de l’Université de Lorraine à Nancy. Cette unité de recherche mène des travaux dans le domaine de la conduite et du pilotage des processus innovatifs. L’objectif de Linda est de proposer un modèle mathématique pour évaluer l’acceptabilité* d’une solution innovante** en santé, afin d’améliorer la prise en charge de personnes âgées. *L’acceptabilité est le caractère de ce qui est susceptible d’être adopté, accepté par les utilisateurs.**L’innovation est le processus et/ou le résultat de la création, le développement et l’introduction d’idées, de produits, de services ou de méthodes nouvelles pour satisfaire les besoins des personnes.

« Designer de formation, j’ai trouvé dans le domaine de l’ingénierie d’autres moyens de créer et de développer des solutions pensées et réalisées pour améliorer la qualité de vie des personnes en difficulté. »

L’évolution démographique de la population mondiale implique l’augmentation de la proportion des personnes âgées et l’allongement de l’espérance de vie des individus. Cette situation confronte le milieu de la santé à un enjeu sociétal majeur : améliorer l’autonomie et le bien-être des seniors en maîtrisant les coûts.Par conséquent, de nombreuses innovations technologiques et organisationnelles (transformation des organisations de soins, des rôles, des pratiques, etc.) ont été développées, afin d’améliorer la prise en charge de cette population.

Ces innovations font face aux besoins et aux préférences différents, voire contradictoires, des groupes de personnes (seniors, aidants, structures de prise en charge, financeurs, etc). Ces contraintes sont insuffisamment prisesen compte pendant les phases de conception d’où l’adoption limitée des solutions mises en place. La réussite d’un projet innovant s’évalue par son acceptabilité en phase de conception et par son adoption en phase d’usage, mais ces concepts sont insuffisamment formalisés, évalués et reliés.

À cet égard et sur le plan scientifique,Linda cherche à proposer un modèle mathématique pour l’évaluation de l’acceptabilité des innovations en santédans leur phase de conception. Avec cet outil, les besoins, les influences et les éventuels conflits entre préférences et acteurs seront analysés.

En pratique, elle adopte les principes des ateliers collaboratifs en mode livinglab* pour rassembler des groupes de personnes intéressées autour de technologies adaptées. L’objectif est d’animer des séances de discussion afin de contribuer au diagnostic, à la co-conception et à la mise en place de solutions innovantes.

L’objectif est d’améliorer le bien-être des personnes âgées et des autres personnes intéressées. Les résultats obtenus à ce jour concernent l’identification de modèles mathématiques existants, des éléments qui les composent et des relations qui existent entre ces derniers. En même temps, Linda et les participants des ateliers living lab ont identifié des pistes de solutions, ainsi qu’un groupe de personnes prêtes à collaborer dans leur développement.

Évaluer et améliorer l’acceptabilité d’une solution innovante en prenant en compte les préférences de chaque acteur.

Co-concevoir une solution innovante faisant intervenir un groupe de personnes et des technologies adaptées, au bénéfice des personnes âgées.


*Démarche d’innovation ouverte par la conception collaborative.


2019

Mieux connaitre les écosystèmes forestiers pour améliorer leur état écologique

ECOLOGIE FORESTIÈRE

Lise MACIEJEWSKI travaille depuis plusieurs années à l’unité mixte Patrimoine naturel (Muséum National d’Histoire Naturelle et Agence Française pour la Biodiversité) et réalise en parallèle une thèse à AgroParisTech dans l’équipe d’écologie forestière. À l’interface entre les chercheurs, les décideurs et les gestionnaires, ses recherches ont pour but d’améliorer nos connaissances des écosystèmes forestiers pour créer un suivi de leur état écologique. L’intérêt est également de pouvoir s’assurer de l’efficacité des politiques publiques en faveur de la biodiversité, pour améliorer la conservation des forêts dans un contexte de réchauffement climatique.

« Mieux connaître et mieux comprendre la nature qui nous entoure est crucial pour réfléchir à notre impact, prendre conscience de notre place au sein de notre environnement et faire nos choix de société en conséquence. »

La politique européenne Natura 2000 demande à chaque Etat membre de mettre en place des actions localement pour conserver les écosystèmes forestiers. Mais un suivi de l’état écologique des forêts sur tout le territoire est nécessaire pour évaluer et adapter les politiques publiques. Pour cela nous devons combler des lacunes dans nos connaissances des écosystèmes* forestiers.

Un tiers du territoire métropolitain français est recouvert par la forêt et la France est le pays d’Europe avec la plus grande diversité d’écosystèmes. En région méditerranéenne on trouve par exemple des forêts composées de chênes verts et de laurier-tin, caractéristiques de conditions chaudes. Dans les Vosges on peut trouver des forêts composées desapins, caractéristiques de conditions froides.

Les scientifiques ont démontré l’impact du réchauffement climatique récent sur la répartition des espèces sur le territoire, mais sans avoir encore de résultats sur les écosystèmes. Lise a donc rassemblé des relevés de plantes

réalisés avant 1987 (considérés comme les conditions climatiques avant réchauffement) et après 1997, et comparé les caractéristiques des écosystèmes forestiers dans lesquels a été réalisé chaque relevé. Elle a pu montrerqu’en montagne 12% des écosystèmesforestiers ont évolué vers des écosystèmes plus chauds.

Depuis la fin des années 1990, des actions de conservation sont mises en place. Cependant, les conséquences du réchauffement climatique sont déjà visibles localement. En complément de ces résultats, il est donc nécessaire d’évaluer l’efficacité des politiques publiques en faveur de la biodiversité. En effet, il est important de savoir si la création des sites Natura 2000 a bien un effet positif sur les écosystèmes forestiers. Nous pourrons ainsi, avec les gestionnaires d’espaces protégés, améliorer nos actions de conservation et trouver rapidement des solutions efficaces aux changements rapides auxquels nous faisons face.

Amélioration du suivi de l’état écologique des forêts.

Ajustement en continu des actions à mener en faveur de la biodiversité.


*Ecosystème : l’ensemble des espèces de faune et de flore vivant et interagissant dans un environnement défini.


2019

Les micro-organismes du sol : vers la découverte de nouvelles molécules biologiques

MICROBIOLOGIE

Matthieu NICAULT est un jeune chercheur de l’université de Lorraine qui travaille aux laboratoires « Dynamique des génomes et adaptations microbiennes (DynAMIC) » et « Interactions Arbres/Micro-organismes (IAM) » à Vandœuvre-lès-Nancy. Il travaille au sein des équipes « Streptomyces adaptation » et « Réponses aux stress et régulation redox ». Matthieu est spécialisé dans l’étude des relations entre les bactéries et les champignons du sol et essaye de comprendre comment ils dialoguent. Pour cela, il cherche à identifier les molécules produites et utilisées lors de ce dialogue entre micro-organismes, afin de les valoriser dans les domaines pharmaceutique ou de l’agriculture. Il étudie aussi les mécanismes impliqués dans cette communication à une échelle plus petite : celle de l’ADN.

« Les microbes sont responsables de maladies, de graves problèmes de santé, voire de morts. Mais pas seulement ! Les microbes sont aussi l’une des sources de molécules antimicrobiennes les plus importantes après les plantes. Il faut donc les étudier, les exploiter et les valoriser. »

De nos jours, le désintérêt des scientifiques pour la recherche de nouveaux antibiotiques et l’émergence de nouvelles souches de bactéries multi-résistantes aux antibiotiques actuels représentent une grande menace pour la santé humaine. Dans d’autres domaines comme l’agriculture, la découverte de nouvelles molécules est aussi importante. En effet, l’utilisation abusive de molécules toxiques, comme par exemple certains herbicides, entraîne un vrai problème environnemental. La découverte de nouvelles molécules alternatives pourrait résoudre ce problème. Le sol, où cohabitent des milliards de micro-organismes, peut être une source de nouvelles molécules. Le dialogue entre micro-organismes, par exemple l’interaction bactéries-champignons, s’effectue par l’échange de molécules défensives ou coopératives qui pourraient être utiles en santé humaine. Matthieu travaille sur des bactéries du genre Streptomyces* et sur divers champignons Basidiomycètes** qui correspondent à la majorité des champignons de nos forêts ou prairies.

L’objectif des recherches de Matthieu est de favoriser les interactions

microbiennes permettant la production de molécules. Ces dernières pourront ensuite être identifiées et les mécanismes de production mieux compris.

Pour cela, Matthieu mime les phénomènes de la nature en laboratoire, en cultivant ensemble les deux micro-organismes sur un milieu de culture spécifique. Les molécules issues de ces co-cultures et des cultures seules sont récupérées et analysées par Matthieu. Ensuite, il dresse une liste des molécules et compare les cultures simples aux co-cultures pour voir s’il y a apparition de nouvelles molécules. Une fois la molécule isolée, elle est identifiée grâce à des techniques de pointe.

Les résultats obtenus par Matthieu démontrent que les interactions recréées en laboratoire permettent bien la production de nouvelles molécules. L’étude des génomes, c’est-à-dire de l’ensemble des gènes de ces micro-organismes, pourrait permettre de comprendre les mécanismes induisant la production de ces molécules et l’écologie des interactions microbiennes dans notre sol.

Identifier des nouvelles molécules biologiques pour une utilisation dans les domaines pharmaceutique ou de l’agriculture.

Comprendre l’écologie des interactions microbiennes dans le sol.


*Bactérie du sol responsable de l’odeur de la forêt après la pluie, également connue pour produire des antibiotiques.**Classe de champignons connus pour produire des molécules ayant des activités d’intérêts.


2019

Les énergies renouvelables en milieu urbainENERGIES RENOUVELABLES

Mouhamadou Moustapha BA est un jeune chercheur au Laboratoire de Conception, Optimisation et Modélisation des Systèmes (LCOMS). Son laboratoire étudie l’intégration et l’optimisation des énergies renouvelables en milieu urbain. L’implantation de ces énergies en ville nécessite une évaluation préliminaire des caractéristiques du site telles que la rugosité du sol, la vitesse du vent et l’ensoleillement. L’objectif visé par Mouhamadou est d’établir des modèles prédictifs de production d’énergie électrique. Pour cela, il se base sur des mesures expérimentales d’installations micro-éoliennes urbaines et de panneaux photovoltaïques.

« Je m’engage et je ne baisse jamais les bras. »

L’utilisation des énergies renouvelables, appelées aussi énergies vertes, est la principale alternative pour l’humanité en matière d’énergie, du fait de sa disponibilité inépuisable à l’échelle humaine et de la faible émission de polluants et de production de déchets.Les énergies vertes permettent de diminuer les émissions de CO2 dans l’atmosphère, responsables de l’effet de serre.

Plusieurs pays dans le monde ont élaborédes stratégies pour promouvoir la croissance des énergies renouvelables afin de lutter contre le réchauffement climatique. Le gouvernement français encourage les ménages à installer des équipements qui fonctionnent avec les énergies renouvelables par le biais d’aides financières. Les systèmes d’énergie éolienne et solaire sont considérés comme sources d’énergies prometteuses en raison de leur disponibilité et de leurs avantages. Les systèmes photovoltaïque et éolien s’avèrent être des options intéréssantes pour fournir de l’électricité dans des endroits isolés de la campagne, mais

aussi dans les villes en les raccordant auréseau.

L’implantation de micro-éoliennes et de panneaux photovoltaïques en milieu urbain nécessite une évaluation préliminaire des ressources du site, mais aussi des contraintes environnementales, telles que la vitesse du vent, la neige, la rugosité du sol, l’ensoleillement. Ces différents paramètres peuvent influer sur la production de l’énergie électrique.

En conditions réelles, la production d’électricité de source renouvelable en milieu urbain dépend non seulement des conditions météorologiques, mais également des contraintes physiques dont les bâtiments et les arbres qui sont autour des installations.

Pour cela, Mouhamadou met en place des modèles de prédiction en établissant des techniques permettant de prévoir avec précision la production.

Evaluer un système permettant de contrôler et d’optimiser la co-production d’énergie éolienne et photovoltaïque.

Etablir des modèles prédictifs précis de ces énergies pour mieux gérer leur injection dans le réseau électrique urbain.



2019

Des nanotubes de carbone sans impuretés et du graphène plus soluble dans l’eau

SCIENCE DES MATÉRIAUX

Nawal BERRADA est une jeune chercheuse en science des matériaux à l’Institut Jean Lamour situé à Nancy. Cette unité mixte de recherche multithématique dépendant du CNRS* et de l’Université de Lorraine est spécialisée dans la métallurgie, les surfaces, et l’électronique. Nawal travaille sur les nanomatériaux carbonés, des composés uniquement constitués de carbone et très petits, 10 000 fois plus fins qu’un poil de chat ! Ils possèdent des propriétés exceptionnelles qui leur confèrent un potentiel d’application dans de nombreux domaines (médecine, énergie, électronique et mécanique). Pour faciliter leur utilisation à l’échelle industrielle, Nawal développe et optimise différents traitements chimiques qu’elle applique sur ces matériaux.

*CNRS : Centre National de la Recherche Scientifique

« Les technologies innovantes et versatiles ont toujours été d’un grand intérêt pour moi. Ainsi, modifier et faire évoluer des nanomatériaux carbonés pour les utiliser à l’avenir dans des systèmes à notre échelle me motive énormément. »

Depuis leur découverte, les nanotubes de carbone et le graphène (matériau dérivé du carbone) ont attiré l’attention de nombreux chercheurs grâce à leurs propriétés remarquables : légèreté, haute stabilité chimique, résistance mécanique (100-300 fois plus résistants que l’acier), conductivité électrique et thermique... Actuellement, la méthode permettant de produire les nanotubes de carbone en grande quantité pour l’utilisation industrielle est un procédé chimique. Ces nanomatériaux se forment sur un socle sur lequel sont déposées des particules métalliques. Inévitablement, des résidus de métal se retrouvent dans les échantillons et entravent énormément les propriétés de ces matériaux. L’autre problème est que le graphène, tout comme l’huile, ne se mélange pas à l’eau. Or, l’ajout de ce nanomatériau dans un fluide est nécessaire pour en obtenir toutes les propriétés ; ce mélange, appelé nanofluide, doit de plus être stable dans le temps.

Les travaux de recherche de Nawal consistent dans un premier temps à trouver une méthode de purification qui permette d’éliminer les impuretés métalliques et carbonées des nanotubes de carbone. La méthode utilisant un mélange chlore/oxygène se révèle efficace et a permis d’obtenir des échantillons purs. Ceux-ci seront potentiellement utilisés en médecine pour le transfert de médicaments dans le corps des patients ou encore dans les circuits électroniques en tant qu’excellents conducteurs.

Dans un deuxième temps, elle cherche la meilleure façon d’ajouter des groupes chimiques sur le graphène pour qu’il puisse se mélanger à l’eau un certain temps. Ces groupes fixés ont conféré au graphène une meilleure affinité avec l’eau. Cependant, le nanofluide devra encore faire preuve d’une plus grande stabilité pour pouvoir être utilisé, pour transporter la chaleur dans les panneaux solaires, par exemple.

Purifier les nanotubes de carbone en enlevant les particules métalliques et les impuretés carbonées.

Augmenter la capacité du graphène à se mélanger à l’eau en le couvrant de différents groupes chimiques et l’utiliser dans les nanofluides pour le transfert de chaleur dans les panneaux solaires.



2019

Concevoir de nouveaux aliments : une voie originale pour lutter contre l’inflammation

GÉNIE BIOTECHNOLOGIQUE ET ALIMENTAIRE

Rania ALLOUCHE est chercheuse en génie biotechnologique et alimentaire au Laboratoire Calbinotox* à Vandœuvre-lès-Nancy. Son équipe de recherche fait partie du pôle scientifique A2F** de l’Université de Lorraine. L’équipe étudie l’impact des différents composés des aliments sur la santé du consommateur. L’objectif est de trouver une méthode pour concevoir des aliments adaptés à différents types de populations (ce qu’on appelle la nutrition personnalisée) qui maximiseraient les effets positifs tout en minimisant des effets négatifs sur la santé. Depuis plusieurs années, son équipe s’intéresse aux propriétés anti-inflammatoires de la bactérie lactique Streptococcus thermophilus. Rania et ses collègues ont observé une libération des molécules anti-inflammatoires en présence de cette bactérie. Dans ses recherches, Rania essaie de comprendre quel est le rôle de la bactérie dans cette libération.

*Calbinotox : Composés Alimentaires : Biofonctionnalités et Risques Neurotoxiques.**A2F : Agronomie, Agro-alimentaire et Forêt.

« Les microbes sont partout et sont souvent considérés comme des microorganismes dangereux. Dans le corps humain, près de cent mille milliards de bactéries contribuent à notre bonne santé. Par exemple certains facilitent notre digestion, alors que d’autres peuvent exercer une activité anti-inflammatoire. Il faut bien étudier ce potentiel pour pouvoir l’exploiter. »

De nombreuses maladies, notamment chez les personnes âgées, possèdent des composantes inflammatoires indéniables. Une faible inflammation chronique peut être corrélée directement à la présence de diabète, d’une pathologie cardiovasculaire ou d’un cancer. De nombreuses bactéries sélectionnées pour leurs propriétés anti-inflammatoires ont été décrites mais leur utilisation dans l’alimentation est difficile à mettre en pratique, surtout quand elles sont issues de l’intestin. Rania et son équipe s’intéressent à Streptococcus thermophilus, une bactérie que l’on trouve naturellement dans le côlon humain. Cette bactérie est capable de libérer des peptides bioactifs, c’est-à-dire des molécules présentant des propriétés particulières une fois libérées par des enzymes digestives. Certains de ces peptides ont une activité anti-inflammatoire au niveau intestinal ou systémique (système cardiovasculaire, système nerveux, système digestif, système immunitaire). Rania cherche à explorer l’activité anti-inflammatoire de la bactérie.

Streptococcus thermophilus est de ces peptides bioactifs. Dans un premier temps, Rania se focalise sur le rôle des protéines de surface de cette bactérie dans la diminution de l’inflammation. Dans un deuxième temps, elle se concentre sur la capacité de la bactérie à rendre disponibles des peptides anti-inflammatoires. Le but est de concevoir des aliments comme le lait fermenté qui pourraient avoir une action sur l’inflammation de bas grade lorsqu’ils sont consommés régulièrement. Pour ce faire, Rania cultive des cellules humaines du système immunitaire issues d’un patient atteint d’un cancer du sang.Ensuite, elle met en contact ces cellules avec la bactérie ou ses peptides. Elle mesure la réponse inflammatoire en étudiant les molécules inflammatoires et anti-inflammatoires libérées par les cellules humaines. Le but est de comprendre si la bactérie, les peptides bioactifs ou les deux possèdent despropriétés anti-inflammatoires.

Démontrer l’activité anti-inflammatoire et identifier son origine. L’activité anti-inflammatoire vient-elle : de la bactérie elle-même, des peptides qui sont libérés par la bactérie, des deux ?

Est-ce que les peptides anti-inflammatoires résistent aux enzymes digestifs ?

Les protéines de surface de la bactérie sont-elles responsables de la diminution de l’inflammation ?



2019

« Photographier » le cœur en mouvement avec différents contrastes

TRAITEMENT DE L’IMAGEIMAGERIE MÉDICALE - PHYSIQUE DE L’IRM

Robin DRAVENY est un jeune chercheur du laboratoire IADI (Imagerie Adaptative Diagnostique et Interventionnelle) de Nancy. Ce laboratoire de recherche s’intéresse particulièrement à l’imagerie des organes en mouvements, par une technique appelée IRM (Imagerie par Résonance Magnétique). Les travaux de recherche de Robin s’axent notamment autour de l’imagerie du cœur, où la prise en compte des mouvements cardiaques et respiratoires est essentielle pour produire une image de bonne qualité.Son objectif principal est d’accélérer l’acquisition des images, pour qu’elles soient moins sensibles au mouvement et donc plus fiables, mais aussi pour rendre l’examen plus confortable pour le patient.

« Les techniques permettant d’explorer le corps humain se sont grandement améliorées au fil des années. Le développement de ces techniques est accompagné d’une évolution de la manière dont on se représente notre corps. L’imagerie étant un langage universel, elle permet à tout un chacun de mieux l’appréhender et facilite les échanges entre médecins et patients. »

Lors d’un examen d’IRM cardiaque en routine clinique, on demande au patient de tenir des apnées successives d’environ 15 – 20 secondes, afin de s’affranchir des mouvements respiratoires qui viendraient sinon dégrader la qualité de l’image et la rendraient ininterprétable par le radiologue. En réduisant ce temps d’acquisition des images, on se pose l’objectif de rendre l’examen plus confortable mais aussi plus fiable car moins impacté par le mouvement.

Cependant, en diminuant le temps d’acquisition des images, on réduit également leur qualité si on les reconstruit comme on le ferait habituellement. On se demande donc comment accélérer l’acquisition des images, tout en gardant une qualité suffisante pour assurer un diagnostic fiable par le radiologue.

En IRM, on fait l’acquisition d’images avec différents contrastes, porteurs d’informations complémentaires, qui permettent au radiologue de livrer un diagnostic très complet. Ces images partagent néanmoins beaucoup

d’informations similaires (on visualise les mêmes structures anatomiques, seulle niveau de gris diffère d’une image àl’autre).

L’idée est alors d’exploiter cette information partagée entre les différentes images pour accélérer l’acquisition. Dit autrement, cette redondance d’informations entre les images obtenues avec différents contrastes devrait permettre d’acquérir moins de données et ainsi d’accélérer l’examen.

Concrètement, si l’on obtient des données 2 fois plus vite qu’habituellement, la résolution* de l’image sera réduite par 2et donc il sera plus difficile pour le radiologue de livrer un diagnostic fiable.

Cependant, si l’on reconstruit l’image en utilisant l’information contenue dans une autre image (acquise avec un autre contraste), on obtient une image de meilleure qualité, permettant de livrer un bon diagnostic.

Gérer les problèmes liés aux mouvements de la cage thoracique lors d’un examen IRM du cœur, notamment en accélérant l’acquisition des images.

Réduire les temps d’apnée demandés au patient lors de l’examen, rendant ce dernier plus accessible et plus confortable.


*La résolution correspond à la finesse des détails visibles dans une image.


2019

Simuler la forêt française dans un futur incertainECOLOGIE FORESTIÈRE

Timothée AUDINOT est un jeune chercheur en écologie forestière au Laboratoire d’Inventaire Forestier (LIF) à Nancy. Il dépend également de l’unité mixte de recherche Silva situé à Nancy et à Champenoux. Dans ces équipes, les chercheurs produisent entre autres de nouvelles connaissances sur les forêts en s’appuyant sur les données de l’Inventaire Forestier National (IFN), qui permettent de connaître l’état et l’évolution de la forêt française. Dans ses recherches, Timothée essaie d’anticiper la gestion forestière* de demain dont dépendent les forêts futures en faisant des simulations à l’aide d’un modèle mathématique prédictif.

*Gestion forestière : ensemble des techniques permettant la création et l’exploitation raisonnée des forêts tout en assurant leur renouvellement, leur restauration et leur conservation.

« Dans le contexte du changement climatique et de la transition écologique avec notamment le développement d’une économie verte, les forêts sont mises en lumière.Les politiques et les acteurs du domaine forestier ont besoin d’outils mathématiques que la science peut leur fournir, afin de prendre des décisions dont dépendent les forêts de demain. »

La quantité de bois de la forêt française augmente fortement depuis plusieurs décennies. Cette croissance forestière a pour effet d’augmenter la compétition entre les arbres, notamment pour leur nutrition. De plus, l’augmentation des températures et la baisse des précipitations rendent les forêts vulnérables au changement climatique. Ces deux phénomènes pourraient diminuer la croissance de la forêt française.

La mise en place de gestions forestières adaptées au changement climatique et à la compétition entre les arbres dans les forêts permettrait de diminuer la vulnérabilité des forêts au changement climatique, d’optimiser l’utilisation du bois des forêts comme source d’énergie renouvelable, et d’atténuer l’effet du changement climatique en favorisant le piégeage de carbone par les forêts. Un simulateur (ou modèle prédictif) est actuellement utilisé afin de prédire la quantité de bois future de la forêt française. Il a pour objectif d’aider les hommes politiques et les forestiers à améliorer la gestion forestière. Mais on

le soupçonne d’être inexact. Timothée cherche à vérifier si ce simulateur estinexact et par la suite il cherchera à l’améliorer.

Pour cela, il utilise les données historiques de l’IFN, ce qui permet de faire démarrer les simulations en 1985. En effectuant des prédictions de 1985 à aujourd’hui, il peut comparer la quantité de bois prédite par le simulateur avec la quantité de bois actuelle et déterminer si les prédictions sont inexactes ou non. Timothée répète ensuite la même opération en intégrant au simulateur les effets du changement climatique et de l’augmentation de la compétition entre les arbres. Il peut ainsi savoir si les prédictions se sont améliorées en tenant compte de ces deux phénomènes.

D’après ses premiers résultats, le simulateur est inexact mais la prise en compte de l’effet de l’augmentation de la compétition permet à ses prédictions d’être plus proches de la réalité.

Adapter la gestion forestière au changement climatique et à l’augmentation de la compétition entre les arbres dans les forêts françaises.

Prédire la quantité future de bois de la forêt française permet aussi de prédire la quantité de carbone piégé par la forêt.

Tester et exporter le simulateur à d’autres forêts européennes.



2019

Optimisation de la production d’hydrogène à partir d’eau et d’énergie solaire

SCIENCE DES MATÉRIAUX

Vincent GUIGOZ est chercheur en science des matériaux à l’Institut Jean Lamour (IJL) et au Laboratoire de Réactions et Génie des Procédés (LRGP) de Nancy. Travailler dans ces deux laboratoires lui permet d’avoir une vision à la fois physique et chimique sur son sujet. Cette bi-disciplinarité est nécessaire car ses recherches portent sur les propriétés physiques des éléments pour la réalisation d’une réaction chimique. Vincent utilise la capacité d’un matériau à absorber l’énergie apportée par les rayonsdu soleil pour séparer les molécules d’eau (H2O) en hydrogène (H2) et oxygène (O2). Produire de l’hydrogène permettrait de l’utiliser comme vecteur d’énergie* et de créer une nouvelle façon d’utiliser l’énergie solaire reçue par la Terre.

*Vecteur d’énergie : méthode permettant de transporter de l’énergie d’un endroit à un autre.

« Le réchauffement climatique oblige à une nouvelle politique de transition écologique. La recherche de nouvelles sources d’énergie est l’une des pistes pour répondre à la demande toujours plus croissante en énergie. »

Il est facile d’utiliser l’hydrogène pour produire de l’électricité, en séparant les électrons* du reste de la molécule. De plus, le stockage d’hydrogène à grande échelle est plus pratique que le stockage d’électricité. Développer la production d’hydrogène permettrait de déployer un système qui l’utiliserait comme principale source d’énergie.Cependant, il n’existe pour l’heure aucune production de l’hydrogène respectueuse de l’environnement (actuellement, 95% de la production mondiale est faite à partir de pétrole et pollue énormément).

L’objectif principal du travail de Vincent est d’utiliser un matériau innovant pour la production d’hydrogène qui soit sans métaux lourd, avec des éléments abondants et peu onéreux. Le choix s’est porté sur un composé de Lanthane-Fer, deux éléments présents en grande quantité dans la croûte terrestre.

Le composé lanthane-fer doit permettrede synthétiser l’hydrogène en séparant les molécules d’eau en hydrogène et oxygène en présence de lumière. Cette

technique utilise seulement l’eau et les rayons du soleil, deux sources d’énergie renouvelable virtuellement illimitées. La recherche porte principalement sur deux points : l’amélioration du rendement entre la lumière absorbée et la production d’hydrogène induite. Pour cela, le composé lanthane-fer est associé à un catalyseur, une substance qui augmente la vitesse d’une réaction chimique sans interférer dans la réaction, dans ce cas la séparation des atomes de la molécule d’eau.

Deux systèmes de production sont à l’étude, un utilisant le composé Lanthane-Fer sous forme de poudre et l’autre sous forme de couche mince. L’objectif est de mettre en évidence les avantages et inconvénients de chaque système pour une production d’hydrogène optimale.

Les premiers résultats montrent que la production d’hydrogène augmente en associant le catalyseur et le composé Lanthane-Fer. Il faut donc maintenant déterminer la quantité de catalyseur à introduire pour optimiser la production.

Optimiser le système de production d’hydrogène et déterminer les avantages de chaque système testé.

Développer une production de l’hydrogène respectueuse de l’environnement en utilisant des matériaux abondants pour permettre son utilisation à grande échelle.


*Les électrons sont les éléments de base de la matière permettant le courant électrique.

2019 Identifier les régions cérébrales qui permettent de reconnaître les … · 2019-09-24 ·...

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