TECHNOLOGIE PAGE 10 Première exploration … · dans l’histoire scientifique du plateau de...

www-centre-saclay.cea.frN°53 1ERTRIMESTRE2012

TECHNOLOGIE PAGE 10

SÛRETÉ PAGE 13

ÉCLAIRAGE PAGE 14

Première exploration martienne pour la LIBS

Pas de talon d’Achille pour le réacteur Osiris

Une récompense pour l’immunologie

fondamentale

outils de recherche rayonnements

Les

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Mise en place d’un échantillon et réglage pour une expérience de diffraction de rayons X, permettant de déterminer la structure moléculaire de composés chimiques. © C. Dupont / CEA

outils de recherche rayonnements

Les

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DOSSIER Lesrayonnements

éditoIl y a tout juste 60 ans, arrivaient sur le plateau de Saclay les premières équipes de ce qui allait devenir le centre CEA de Saclay. Le Haut Commissaire de l’époque, Frédéric Joliot, voulait faire de ce centre pionnier un haut lieu de la science, une sorte de cité idéale où nature, architecture et urbanisme seraient conçus pour porter la réflexion, mais aussi pour créer les occasions de rencontres et d’échanges indispensables aux chercheurs pour enrichir leurs travaux, confronter leurs hypothèses, partager leurs résultats. Sa source d’inspiration à l’époque : les grands campus américains tels que Berkeley. Aujourd’hui, à l’heure où le CEA Saclay fête son soixantième anniversaire, ce terme de campus n’a pas pris une ride et dépasse largement le périmètre du CEA. Le 3 février dernier, le projet porté par la Fondation de coopération scientifique du Campus Paris-Saclay était l’un des 5 lauréats de la seconde vague des « Initiatives d’excellence » (Idex) du programme d’investissements d’avenir lancé par le gouvernement. Ce projet prévoit la création,

en 2014, d’une « Université Paris-Saclay » qui devrait être capable de se placer rapidement parmi les 20 meilleures universités mondiales. Cette sélection, effectuée par un jury international, est le point de départ d’une profonde transformation dans l’histoire scientifique du plateau de Saclay : deux universités, dix grandes écoles, et sept organismes de recherches renforceront leurs actions communes dans ce cadre, sous une même gouvernance. Pluridisciplinaire, proche à la fois de la recherche académique et de l’industrie, déjà présent sur la scène nationale et internationale, le CEA Saclay a été l’un des acteurs moteurs du projet dès son lancement. Parce que le goût de l’action est inscrit dans sa culture, parce qu’il est convaincu que ce projet est en phase avec l’évolution internationale des lieux de science, le CEA se réengage aujourd’hui avec conviction et enthousiasme dans cette aventure collective.

EN 2014, UNE UNIvERSITÉ CAPABLE DE SE PLACER

PARMI LES 20 MEILLEURES MONDIALES.

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Yves Caristan,Directeur du centre CEA

de Saclay

Lesrayonnements,outilsde recherche

es rayons du soleil nous permettent de voir ce qui nous environne. Ceux de la radiothérapie soignent. Voir, guérir cer-

tains cancers ne sont possibles que parce que ces rayons interagissent avec notre organisme. La lumière sensibilise les cellules de la rétine tandis que les rayons X détruisent les tumeurs. Les scientifiques utilisent très souvent des interactions entre rayonnements et matière et pas uniquement là où on les attend (en radio-thérapie ou dans la recherche électronucléaire par exemple). Des appareils comme les micros-copes électroniques à balayage ou en trans-mission, pour l’observation d’échantillons à l’échelle du micromètre et du nanomètre, ou les dispositifs de spectroscopie laser, pour les analyses chimiques, sont aujourd’hui banalisés dans les laboratoires. Plus spectaculaires, des sources de rayonne-ments comme les synchrotrons, les réacteurs nucléaires expérimentaux ou les plateformes de lasers offrent aux chercheurs des possibilités d’investigation extrêmement puissantes.

De grandes sources spécialiséesAu centre CEA de Saclay, des chercheurs s’atta-chent à développer des méthodes de mesure des rayonnements pour optimiser l’efficacité de la radiothérapie. D’autres étudient le comporte-ment de matériaux soumis aux conditions de fonctionnement d’un réacteur nucléaire actuel

ou futur. D’autres encore utilisent ces rayon-nements pour façonner la matière à l’échelle nanométrique.De nombreux physiciens, chimistes ou biolo-gistes du CEA réalisent des expériences dans de grandes installations, également ouvertes à des scientifiques européens, comme Soleil 1, le Laboratoire Léon-Brillouin (qui utilise les neutrons d’Orphée 2), le SLIC 3 ou le Ganil 4. Les « lignes de lumière » de Soleil, les faisceaux de neutrons d’Orphée, les lasers à impulsions ultra-brèves du SLIC, les ions « lourds » des accélérateurs du Ganil ou de Jannus 5 et de la microsonde nucléaire 6, ou encore les électrons de Sirius 7 sont autant de rayonnements qui donnent à « voir » la matière avec des « yeux » différents et qui la transforment quelquefois.

Améliorer l’efficacité de la radiothérapie, comprendre et garantir la tenue au rayonnement des matériaux dans un réacteur nucléaire, analyser la structure intime de la matière, façonner des matériaux à l’échelle nanométrique, ces différents travaux menés sur le centre CEA de Saclay ont un point commun : tous ont recours aux rayonnements.

1/ Très grande infrastructure de recherche, Société civile CNRS – CEA.2/ Réacteur expérimental du centre CEA de Saclay.3/ Saclay Laser Interaction Center.4/ Grand accélérateur national d’ions lourds : Groupement d’intérêt économique CNRS – CEA, à Caen.5/ Jumelage d’accélérateurs pour les nanosciences, le nucléaire et la simulation, implanté sur Saclay et Orsay, cofinancé par le CEA, le CNRS, l’Université Paris Sud, la Région Île-de-France et le Conseil Général de l’Essonne.6/ Accélérateur d’ions légers de l’Iramis.7/ Nouvel accélérateur d’électrons à haute énergie du Laboratoire des Solides Irradiés (CEA-CNRS et Polytechnique).

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Qu’appelle-t-on rayonnement ?

C’est le processus de transport d’énergie par

une particule en mouvement

Ces particules en mouvement sont de natures diverses :•Photons (rayonnement électromagnétique) •Lumière visible.•Lumière cohérente des lasers (SLIC).•Infrarouges, ultraviolets et rayons X (synchrotron Soleil).•Rayons X (radiothérapie).•Radioactivité gamma.•Électrons• Faisceaux d’électrons (microscope électronique

à balayage ou en transmission, accélérateurs Sirius du LSI et Aliénor de l’Iramis).

•Radioactivité bêta.•Neutrons (un des deux constituants des noyaux atomiques, avec le proton) •Faisceaux de neutrons (Laboratoire Léon-Brillouin).•Ions (atomes auxquels il manque un ou plusieurs électrons)• Protons (LHC au CERN, protonthérapie pour

le traitement de tumeurs de l’œil ou du cerveau).•Ions lourds (Ganil et Jannus). •Ions légers (Jannus et la microsonde nucléaire). •Radioactivité alpha.

3CENTRE CEA DE SACLAY LE JOURNAL

Plateforme de lasers SLIC : salle de préparation du faisceau pour l’étude de l’interaction

laser-plasma à ultra-haute densité.© P. STROPPA / CEA

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Distribution de dose d’un traitement du cancer par radiothérapie, simulée par méthode Monte Carlo.

La dose est superposée à une image tomodensitométrique (scanner X) du patient.


4 CENTRE CEA DE SACLAY LE JOURNAL

de recherche en métrologie pour la santé 4, consiste à développer des références de dose adaptées aux petits champs de rayonnement (quelques mm2) que peuvent délivrer les nouvelles machines.

Mesurer précisément la dose à la tumeurAfin de sécuriser les traitements, une dosi-métrie est obligatoire dans les centres de radiothérapie. Pour effectuer l’évaluation la plus précise possible, le CEA LIST mène des recherches sur de nouveaux dispositifs. L’un de ses projets a pour objectif de développer un dosimètre en diamant ayant un volume actif de l’ordre de 1 mm3, destiné à être utilisé dans les installations récentes de radiothérapie qui délivrent des faisceaux de taille millimétrique. Une autre voie de recherche concerne la transmission par fibre optique des signaux de lecture de dosimètres, pour une mesure de la dose en temps réel. Enfin, le CEA LIST développe des codes de type Monte-Carlo 5. Ceux-ci ont déjà démontré leur intérêt dans le calcul de la planification du traitement quelles que soient les condi-tions d’irradiation.

L’efficacité d’un traitement de radiothérapie repose en grande partie sur la maîtrise de la dose délivrée au patient. Des méthodes innovantes de métrologie de la dose sont développées à l’Institut CEA LIST du CEA Saclay.

econnue pour son efficacité, la radio-thérapie est aujourd’hui un acte cou-ramment pratiqué pour traiter les

cancers. Toutefois, elle n’est pas dépourvue d’effets secondaires. Aussi, cette technique fait-elle l’objet de nombreux développements qui visent à cibler de plus en plus précisément la zone à irradier. L’objectif est de permettre au praticien de maximiser l’irradiation de la tumeur tout en épargnant autant que possible les tissus sains. Il est recommandé que la dose à la tumeur soit délivrée avec une précision de 5 % : tout sous-dosage en dehors de cette limite accroît les risques de récidive ; à l’in-verse, un surdosage est susceptible d’entraîner des complications cliniques sévères.Un important travail de recherche et déve-loppement est mené au CEA LIST 1, afin d’op-timiser ce type de traitement. Le Laboratoire national Henri Becquerel (LNHB) 2, y mène des recherches qui visent à établir de nou-velles références métrologiques de dose, plus en adéquation avec les conditions opéra-toires des nouvelles machines. Le CEA LIST contribue aussi au développement de nou-veaux dosimètres et de logiciels pour le calcul prédictif du dépôt de la dose.

Établir de nouvelles références de doseAvant tout traitement, les services de radio-thérapie étalonnent leurs faisceaux dans des conditions de référence définies par l’AIEA 3. L’étalonnage des dosimètres est effectué en mesurant l’énergie déposée par le rayonne-ment dans un « fantôme » d’eau, constituant principal du corps humain. Les appareils de radiothérapie ne cessant d’évoluer, il est nécessaire de développer de nouvelles réfé-rences, adaptées aux nouvelles techniques. Un des projets pilotés actuellement par le LNHB, dans le cadre d’un programme européen

Radiothérapie : délivrer la dose la plus juste

R

1/ Institut de la Direction de la recherche technologique du CEA, dédié au développement de systèmes numériques intelligents.2/ Ce laboratoire est l’un des trois laboratoires français de métrologie fédérés par le LNE (Laboratoire national de métrologie et d’essais) en charge du pilotage de la métrologie française. Il est chargé de la réalisation des références dans le domaine des rayonnements ionisants. Il a également une importante activité d’étalonnage d’instruments de mesure dans le domaine médical et dans celui de la radioprotection.3/ Agence internationale de l’énergie atomique.4/ European Metrology Research Programme (ERMP) : programme européen pour la recherche en métrologie.5/ Méthode numérique utilisant des techniques probabilistes.

La radiothérapie est aujourd’hui un acte couramment pratiqué pour traiter les cancers. »

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LesrayonnementsDOSSIER


Mise en place d’un dosimètre pour étalonnage

dans un « fantôme » d’eau.

DOSEO, une plateforme d’innovation, de formation et de services, dédiée aux technologies de la radiothérapie et de l’imagerie associée.

Portée par le CEA LIST, l’Institut national du cancer (INCa), le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) et l’Institut national des sciences et techniques nucléaires (INSTN), DOSEO accueillera des activités en forte synergie pour :• Maîtriser les systèmes de radiothérapie sur toute la chaîne pour garantir une sécurité maximale aux patients. • Innover en développant de nouvelles briques technologiques, par exemple des logiciels intervenant dans la préparation du plan de

traitement des patients, pour effectuer les calculs prévisionnels de dose.• Former étudiants et personnels médicaux aux évolutions techniques des dispositifs, en mettant en place des formations utilisant les moyens expérimentaux de la plateforme.

Les enjeux de ses travaux sont considérables : en France, aujourd’hui, 60 % des cancers sont traités par radiothérapie ce qui représente 200 000 nouveaux patients par an.

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Le Tandem 2 Mv Japet de la plateforme Jannus qui peut fournir des faisceaux d’ions hydrogène, chlore, iode ou des ions métalliques.

Irradiation et nucléaire :savoir anticiper le vieillissement des matériauxDans un réacteur nucléaire, l’irradiation neutronique modifie la structure des matériaux à l’échelle atomique, ce qui altère leurs propriétés d’usage. Les scientifiques cherchent à comprendre les mécanismes à l’œuvre pour les modéliser et concevoir des matériaux très résistants.

© P. STROPPA / CEA

eut-on anticiper la dégradation que les matériaux subissent dans un réacteur nucléaire ? À défaut de pouvoir accé-

lérer le temps, les chercheurs du CEA Saclay sont capables d’accélérer le vieillissement des matériaux, pour prédire leur comportement. C’est dans le réacteur nucléaire expérimental Osiris 1 et au sein de la plateforme Jannus que les équipes de la Direction de l’énergie nucléaire (DEN) réalisent ces expériences.Dans le réacteur expérimental Osiris, les échantillons sont soumis à des irradiations neutroniques plus intenses que dans un réac-teur électronucléaire classique. Les chercheurs obtiennent ainsi des matériaux ayant subi des niveaux d’irradiation représentatifs d’un temps d’exposition plus long. Dans certaines

pChambre triple faisceau vers laquelle convergent

les trois lignes de faisceau d’ions de la plateforme Jannus pour une simulation expérimentale de l’irradiation

neutronique dans un réacteur nucléaire.

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conditions, un trimestre d’irradiation peut correspondre à un an d’exposition dans un réacteur industriel. Une fois irradiés dans Osiris, les matériaux activés sont analysés et carac térisés au sein du Laboratoire d’étude des combustibles irradiés (LECI). Située à proximité d’Osiris, cette installation, qui dispose de cellules blin-dées équipées d’instruments d’analyses struc-turales et de dispositifs d’essais mécaniques, caractérise précisément les dommages subis par le matériau. Les simulations numériques prennent ensuite le relais, l’objectif étant d’ex trapoler sur des échelles de temps plus longues les phénomènes constatés sur de courtes durées.

Simulation expérimentaleCette approche se heurte à la double difficulté de devoir modéliser des matériaux industriels tout en tenant compte de combinaisons de contraintes : hautes températures, pressions élevées, atmosphères corrosives et radioactives. Aussi, les équipes de la DEN explorent-elles également une voie intermédiaire qui consiste à développer la simulation expérimentale. Une installation du centre CEA de Saclay, unique en Europe, est dédiée à ce type d’études : le complexe d’accélérateurs Jannus. L’irradiation neutronique y est simulée par bombardement ionique (voir encadré). Une journée d’irradia-tion à Jannus est équivalente à plusieurs années d’exposition en conditions réelles. Par ailleurs, les échantillons étudiés ne deviennent pas radioactifs, ce qui permet de les caractériser avec des équipements standards. Le coût des expériences en est considérablement diminué.

1/ Réacteur expérimental de 70 MW thermiques implanté sur le centre CEA de Saclay.


Des ions pour simuler des neutronsL’irradiation en réacteur nucléaire est due aux neutrons libérés par la fission des noyaux d’uranium. Localement, le bombardement de neutrons peut provoquer le déplacement d’un atome, à l’intérieur de la structure de l’alliage exposé à l’irradiation. Cet atome va à son tour déplacer plusieurs centaines d’atomes. Tout se passe donc comme si le matériau était soumis à un bombardement ionique interne d’ions lourds. Par ailleurs, de l’hydrogène et de l’hélium sont produits par réactions nucléaires. Le complexe d’accélérateurs Jannus, qui couple trois faisceaux (ion lourd, hydrogène et hélium), peut donc reproduire les effets de l’irradiation neutronique.

Le travail en cellules blindées assure la protection des opérateurs contre les rayonnements.

Les chercheurs du CEA Saclay sont capables d’accélérer le vieillissement des matériaux, pour prédire leur comportement. »

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La quasi-totalité des composants électroniques est réalisée à partir de semi-conducteurs dopés. Pour certaines applications d’électronique de puissance, par exemple pour le contrôle des moteurs électriques des TGv, le dopage du silicium doit être parfaitement homogène. Actuellement, la transmutation nucléaire, quoique très coûteuse, est la seule méthode qui permette d’obtenir cette homogénéité. Sur le centre de Saclay, de telles productions sont réalisées en routine en réacteur expérimental, à partir de lingots de silicium monocristallin. Le silicium 30 est un isotope naturel présent à environ 3 % dans le silicium naturel. Soumis à un bombardement neutronique, il est capable d’absorber un neutron pour devenir du silicium 31 qui se désintègre spontanément en phosphore 31, isotope stable du phosphore. Un atome dopant de phosphore est ainsi introduit de façon très précise dans le réseau cristallin, ce qui assure une homogénéité parfaite, inaccessible par les autres techniques de dopage.

Dopage contrôlé dans les réacteurs expérimentaux

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raditionnellement, les rayons X sont l’outil de choix pour analyser l’organisa-tion des atomes dans un cristal. En effet,

ils sont sensibles à la structure régulière (ou périodique) d’un cristal qui disperse le faisceau incident en plusieurs composantes. La diffrac-tion par rayons X est aujourd’hui couramment utilisée par les chimistes dans leurs laboratoires pour analyser un produit de réaction. À une tout autre échelle, le synchrotron Soleil délivre plusieurs dizaines de faisceaux de lumière extrê-mement intenses qui vont de l’infrarouge aux rayons X. La puissance de cet outil attire chaque année des milliers de chercheurs, de toutes disciplines, de la santé à l’archéologie, en passant par l’aéronautique ou l’industrie automobile.

Cartographier les élémentsPour obtenir une cartographie d’éléments « légers », deux outils sont disponibles : les fais-ceaux de neutrons, issus du réacteur Orphée, ou les faisceaux d’ions légers de la micro-sonde nucléaire. Ces études sont au cœur des recherches sur les matériaux pour les nouvelles énergies. L’hydrogène, par exemple, est très difficile à observer avec les rayons X. C’est donc avec les neutrons que sont étudiées les piles à combustible, pour lesquelles la répartition de l’eau dans les différents organes de la pile en fonctionnement joue un rôle clé. Pour l’étude des nano-composites à base d’inclusions de nanoparticules dans des polymères, la diffu-sion de neutrons donne accès à la distribution des nanoparticules ainsi qu’à la forme adoptée par les chaînes de polymères en présence de celles-ci. Les ions de la microsonde nucléaire permettent d’obtenir par exemple la concen-tration absolue et la répartition en hydrogène dans les gaines de combustible irradiées, don-nées essentielles pour apprécier leur tenue mécanique.Autre axe de recherche, les propriétés magné-tiques d’un matériau ne sont accessibles facile-ment que grâce aux faisceaux de neutrons. C’est l’une des propriétés intrinsèques du neutron,

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Dans le hall des guides d’Orphée, préparation d’une expérience de diffusion de neutrons en présence de champ magnétique : remplissage d’hélium liquide de la bobine supraconductrice contenant l’échantillon à étudier.

Les scientifiques disposent de toute une gamme d’outils pour observer,

explorer ou façonner la matière à l’échelle nanométrique. Rayons X,

neutrons, électrons, ions ou faisceaux laser, ils font feu de tout bois !

Rayonnements à la carte



appelée « spin », qui le rend sensible au champ magnétique présent dans les matériaux, même à l’échelle de l’atome.

Complémentaires plutôt que concurrents Très souvent, rayons X et neutrons sont com-plémentaires dans la compréhension de maté-riaux aux comportements « étranges », comme les « multiferroïques » par exemple. Ces der-niers présentent des propriétés électriques et magnétiques a priori incompatibles, issues de structures compliquées, en forme d’hélices. Leur structure cristallographique est révélée par les rayons X, leur structure magnétique par les neutrons.Tandis que ces deux techniques « reines » sont utilisées pour caractériser des structures quasi parfaites, où le même motif se reproduit à l’identique dans tout le volume, les électrons se révèlent très performants pour caractériser avec précision les inclusions métalliques dans des matériaux isolants ou pour étudier les défauts de structure. Ainsi, la microscopie électronique en transmission fournit des images de défauts avec une résolution pouvant atteindre une taille équivalente à celle d’un atome et l’accélérateur Sirius permet de mesurer les énergies de seuil de créations de défauts, données fondamentales pour la modélisation du comportement à long terme des matériaux sous irradiation.

De la modification contrôlée à la nano-structurationCes défauts de structure sont générés, parfois, par des irradiations. Les observer en temps réel est maintenant possible sur le site d’Orsay de la plateforme Jannus, puisqu’un microscope électronique y est couplé aux systèmes d’irradia-tion. Les faisceaux de Jannus permettent ainsi

de modifier la matière de façon contrôlée. En plus d’un dispositif d’études systématiques du comportement sous irradiation des matériaux du nucléaire, cette plateforme se révèle donc également un instrument de structuration de matériaux d’intérêt technologique comme des nouveaux composants en microélectronique ou en optoélectronique 1.Les ions lourds de Ganil sont aussi exploités pour leur capacité à structurer la matière à l’échelle du nanomètre 2. Taille, position et densité des nano-structures sont contrôlées par la nature, l’énergie et l’intensité du fais-ceau d’ions. Récemment, des chercheurs de l’Iramis 3 sont ainsi parvenus à « façonner » des nano-inclusions métalliques au sein de matrices de silice, en transformant des nano-sphères en nano-bâtonnets, en nano-fils et même en nano-étoiles. À terme, de tels systèmes pourraient permettre un meilleur contrôle de la lumière à l’échelle nanométrique.Une collaboration de chercheurs du même ins-titut est parvenue à fabriquer des membranes nano-poreuses en irradiant des polymères. Ils ont développé des capteurs, à base de telles membranes, capables de détecter des métaux lourds dans l’eau, à des concentrations bien inférieures aux normes sanitaires. Le système se révèle par ailleurs très sensible, rapide et facile à mettre en œuvre.

Des lasers pour une « femtochimie »Loin des caisses de supermarché et des lecteurs de CD, les lasers sont également d’extraordi-naires outils de laboratoire pour observer la matière en évolution rapide. Avec leurs impulsions ultra-brèves, les lasers de la plate-forme SLIC autorisent l’étude de phénomènes ultra-rapides. Il est possible de réaliser des

« stroboscopies » de processus physiques ou chimiques, en particulier, d’étudier les vitesses de réactions chimiques à l’échelle de la femto-seconde 4 (femtochimie). Les lasers fournissent à la fois l’énergie nécessaire au déclenchement de la réaction chimique et le signal de sonde, synchronisé, pour mesurer la consommation des réactifs ou la formation des produits. Une compréhension poussée des processus mis en jeu permettra de mieux les contrôler.

Vers la protonthérapie par laser ?Une autre voie a été ouverte grâce à ces lasers extrêmement puissants. Focalisés sur un maté-riau, ils produisent en son sein des champs électriques gigantesques et induisent des phé-nomènes spectaculaires, comme l’émission de particules presque aussi rapides que la lumière. Ces travaux à caractère très fondamental ouvrent la voie à de nombreuses applications, dont la protonthérapie. Le développement de cette technique médicale, très efficace pour détruire les cellules cancéreuses en restant très respectueux des tissus sains, n’est freiné que par le coût des infrastructures qu’elle néces-site. À ce jour, il n’existe donc qu’une trentaine de centres de protonthérapie dans le monde. La possibilité d’accélérer les protons par laser pourrait ouvrir la voie à un abaissement impor-tant du coût de tels centres spécialisés et donc à leur multiplication.

1/ Discipline scientifique et technologique dont l’objectif est l’étude et la réalisation de composants mettant en jeu l’interaction entre la lumière et les électrons dans la matière.2/ 1 milliardième de mètre.3/ Institut rayonnement matière de Saclay de la Direction des sciences de la matière du CEA. 4/ 1 millionième de milliardième de seconde.

Rayons X et neutrons sont complémentaires dans la compréhension de matériaux aux comportements étranges. »

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Mise en place d’échantillons dans la chambre d’analyse

de la microsonde nucléaire.

TECHNOLOGIE Mission MSL


Les objectifs de la mission MSL sont ambitieux : il s’agit de déterminer si la vie a pu exister sur Mars, de caractériser le climat et la géologie de la planète, enfin de préparer l’exploration humaine. Sur les dix instruments qui équipent le Rover, deux sont français : SAM (Sample Analysis at Mars), qui recherchera la présence de molécules organiques, et ChemCam (Chemistry Camera), dont le but est d’analyser à distance la composition chimique des roches martiennes. Fait remarquable : une équipe de la Direction de l’énergie nucléaire du CEA Saclay a participé à la conception de cet instrument. En partenariat

Le 26 novembre dernier, le Rover Curiosity, véhicule d’exploration de haute technologie, quittait la Terre pour Mars à bord de la fusée Atlas V de la NASA. Des ingénieurs de la Direction de l’énergie nucléaire du CEA Saclay ont pu assister au lancement : une façon de saluer leur contribution à cette mission MSL (Mars Science Laboratory).

Première exploration

avec l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (Irap) de Toulouse, ces ingénieurs ont su adapter une méthode d’analyse, dévelop-pée de longue date au CEA pour des applications dans le nucléaire : la LIBS 2.

Une expertise développée pour le nucléaire La LIBS (voir encadré) consiste à produire un plasma en focalisant un faisceau laser sur la matière à caractériser, et à analyser la lumière réémise pour en déterminer la composition. Méthode entièrement optique, elle permet

e week-end-là n’était pourtant pas extra-ordinaire, du point de vue météorolo-gique, à la base de Cap Canaveral de la

NASA en Floride : doux mais couvert. La pro-babilité que les conditions de lancement soient acceptables pour un lancement était de 70 %. Attendre le lundi aurait fait descendre ce chiffre à 40 %. L’émotion était donc à son comble quand le Rover Curiosity 1 a finalement été lancé, avec succès, le samedi 26 novembre 2011, à 16 h 02 heure de Paris. Son voyage vers Mars va durer 9 mois, sa mission sur place, une année mar-tienne soit environ deux années terrestres.

martiennepour la LIBS

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vue d’artiste du Rover Curiosity utilisant l’instrument ChemCam : le faisceau laser est dirigé

vers la roche à étudier, la lumière réémise étant analysée par des spectromètres embarqués.

Le faisceau laser, représenté en rouge, est en réalité un faisceau infrarouge, invisible à l’œil.

Mission MSLTECHNOLOGIE


d’effectuer des mesures en temps réel et à distance, en particulier en milieu hostile. Ces caractéristiques sont un réel atout pour la recherche nucléaire. Aussi les ingénieurs du Département de physico-chimie (DPC) de la Direction de l’énergie nucléaire ont-ils déve loppé une expertise dans le domaine, aujourd’hui internationalement reconnue. « La LIBS est la première application du laser, explique Patrick Mauchien, du DPC. Les premières publications datent de 1962. Ses applications sont multi-ples dans le nucléaire. Elle peut être utilisée, par exemple, pour contrôler la composition de matières en fusion à haute température, pour effectuer des analyses chimiques en présence de radioactivité en milieu confiné ou en atmosphère très corrosive. Elle peut également être utilisée en dehors du laboratoire d’analyse pour détecter des polluants ou identifier rapidement des matériaux à partir de leur composition chimique ».

Comment passe-t-on du nucléaire à Mars ?C’est donc tout naturellement aux ingénieurs du DPC que se sont adressés les astronomes de l’Observatoire Midi-Pyrénées, quand ils ont

décidé d’exploiter les avantages de la LIBS pour l’exploration des roches martiennes. Cependant, d’un laboratoire de recherche du CEA Saclay à Mars, il n’y a pas… qu’un pas. La plupart des applications développées jusque-là l’étaient en atmosphère terrienne. Pour adapter la LIBS à l’analyse sur Mars, il a donc fallu recréer en labo-ratoire l’atmosphère martienne pour réaliser les expériences, vérifier la possibilité de faire des mesures jusqu’à 10 mètres de distance (objec-tif visé à l’époque), développer une optique de dimension et de poids compatibles pour un instrument destiné à aller dans l’espace. Pour ce faire, le DPC a accueilli pendant quelques temps dans ses locaux des chercheurs post-doctoraux en physico-chimie, et les équipes ont pu croiser leurs compétences. Financés par le CNES 3, ces travaux de recherche ont permis d’étalonner le dispositif avec diverses roches terrestres plongées en atmosphère martienne et d’évaluer les performances envisageables. Sur la base des résultats obtenus, la NASA a sélectionné l’équipe française pour développer ChemCam en partenariat avec le laboratoire américain de Los Alamos.

Le pilotage par objectifL’arrivée du Rover sur Mars est prévue en août 2012. Il se posera à l’intérieur du cratère Gale, à un endroit où se trouvent des argiles et des sulfates, espèces qui se forment en présence

La LIBS en brefChaque élément chimique porté dans un état électronique excité émet une lumière qui le caractérise. La LIBS exploite cette propriété de la matière. Lorsqu’on focalise un rayon laser suffisamment énergétique sur un matériau, celui-ci est vaporisé sous forme de plasma. La lumière émise par ce plasma est alors captée et dirigée vers un spectromètre. L’analyse des résultats de la mesure permet de déterminer la composition chimique du milieu qui a été vaporisé. Avec cette technique, tous les éléments depuis le plus léger (l’hydrogène), jusqu’aux plus lourds (uranium, plutonium), peuvent être analysés. Le milieu étudié peut être aussi bien un solide, un liquide, ou un gaz. Méthode entièrement optique, la LIBS permet les mesures en temps réel, et à distance, en particulier en milieu hostile.

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1/ En 2009, la NASA lance un concours auprès du public pour baptiser le Rover de la mission MSL. Sur plus de 9 000 propositions, le vote des internautes a finalement retenu le nom de Curiosity.2/ Acronyme anglais pour Laser Induced Breakdown Spectroscopy : analyse spectroscopique sur plasma induit par ablation laser.3/ Centre national d’études spatiales.

Le but est d’analyser à distance la composition chimique des roches martiennes. »

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Plasma formé à la surface d’un liquide lors de l’analyse par LIBS de sa composition élémentaire.

TECHNOLOGIE Mission MSL


d’eau. Une fois les premiers tests de fonction-nement effectués, il pourra commencer les mesures. Curiosity dispose de plusieurs camé-ras dédiées au repérage de son environnement. Celles-ci sont utilisées, en particulier pour déterminer la configuration du terrain et planifier les déplacements du Rover. D’ailleurs, Curiosity devra économiser ses mouvements : capable de se déplacer à 90 m/h en navigation automatique, il n’atteindra probablement pas

plus de 30 m/h en moyenne, compte tenu des irrégularités du terrain ou des problèmes de visibilité, pour ne parcourir, en tout qu’une vingtaine de kilomètres. Le pilotage s’effec-tuera depuis la Terre, mais les consignes ne pourront être transmises en temps réel : sui-vant les positions relatives des deux planètes sur leurs orbites, la transmission des signaux pourra durer entre 8 et 42 minutes. Dans ces circonstances, la procédure retenue est celle du

pilotage par objectif : les ordres seront envoyés au Rover une fois par jour, le Rover ayant été conçu pour être autonome entre deux interac-tions avec la Terre.

Des retombées… pour le nucléaireDès l’arrivée des premiers résultats, Jean-Luc Lacour, ingénieur au DPC, sera de nouveau sollicité en tant qu’expert de la LIBS. « L’ana-lyse des mesures va être délicate, précise-t-il. On peut dire que chaque matériau est un cas parti-culier et le plasma formé est différent à chaque fois. La physique sous-jacente est très complexe. D’où mon rôle au moment du dépouillement des résultats. Si l’aventure est passionnante en soi, je suis également très motivé par le retour d’expérience que nous pouvons en attendre. Nous allons, entre autres, bénéficier des méthodologies de traitement des données pour améliorer l’ana-lyse quantitative en boîtes à gants 4 ou pour, dans le futur, identifier les matériaux dans le cadre du démantèlement des centrales nucléaires ».

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• Une année martienne dure environ 687 jours soit presque 2 années terriennes.

• Une journée martienne dure environ 24 h et 40 min.

• Il y a une atmosphère sur Mars, celle-ci est composée en majorité de dioxyde de carbone.

• La pression atmosphérique moyenne y est environ 150 fois moins élevée que sur Terre.

• La température moyenne y est inférieure à -60 °C.

• Alors que, sur Terre, la pression atmosphérique varie de quelques pourcents, sur Mars, elle peut varier du simple au double avec des variations de température diurne pouvant dépasser 50 °C. Mars connaît un cycle des saisons similaire à celui que nous connaissons.

Avis... au voyageur pour Mars

4/ Enceinte étanche dans laquelle les manipulations sont réalisées à l’aide de gants extérieurs. Ventilées et équipées de filtres, elles assurent la protection totale de l’opérateur et de l’environnement.

Test de ChemCam avant son utilisation sur Mars : le point lumineux est produit par le plasma

créé par l’impact du faisceau laser sur l’échantillon.

L’arrivée du Rover sur Mars est prévue en août 2012. »«

Osirisestunréacteurexpérimentalde70MWthermiques,soit20foismoinspuissantqu’unréacteurEDF.Cetteinstallationestutiliséepourmenerdesétudessurlecomportementdesmatériauxsousirradiationetcomprendreleprocessusdevieillissementsousfluxneutronique.Ilassureparailleursunrôlecrucial,celuidecontribuer,dansunepériodedepénuriemondiale,àlaproductiondetechnétium99,unradioélémentàusagemédicalutiliséparleshôpitauxdanslesexamensdescintigraphie.

OsirisSÛRETÉ


Les missions d’Osiris

Pas de talon d’Achillepour le réacteur Osiris Le réacteur de recherche Osiris était l’une des installations auditées en 2011 par l’Autorité de sûreté nucléaire à la suite de l’accident de Fukushima. Si l’examen n’a pas révélé de faille en matière de sûreté, des travaux seront initiés en 2012 pour améliorer encore la résistance des fonctions vitales du réacteur.

visite de l’installation Osiris par la Commission locale d’information (CLI) le 4 octobre 2011 en présence de l’inspecteur de l’ASN et de son expert technique l’IRSN.

© C

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© P. ALLARD / REA / CEA

1/ Le bassin parisien étant quasiment asismique, un séisme forfaitaire est appliqué dans le cas d’Osiris.

d’Achille » jusque-là ignoré. Le gendarme du nucléaire a toutefois demandé au CEA, comme aux autres exploitants, de mettre en place un « noyau dur de dispositions matérielles et organi-sationnelles » afin de « sanctuariser les fonctions fondamentales pour la sûreté ». Les exploitants ont jusqu’au 30 juin 2012 pour définir ce noyau dur. Dans le cas d’Osiris, les améliorations de la robustesse de l’installation pourraient entraî-ner un renforcement d’éléments de structure au risque sismique 1 et l’ajout d’un groupe élec-trogène de secours supplémentaire. En 2012, la mobilisation des équipes ne faiblira pas sur Saclay, d’autant que débutera en parallèle une seconde vague d’audit : ce sera cette fois au tour du réacteur Orphée de montrer patte blanche.

ne imposante pile de dossiers trône sur le bureau de Philippe Durande-Ayme, chef d’installation du réacteur

expérimental Osiris. « Ce sont les rapports des examens complémentaires de sûreté (ECS) que le CEA a remis le 13 septembre dernier à l’Autorité de sûreté nucléaire », explique-t-il. Au lende-main de l’accident de Fukushima, le Premier ministre a en effet demandé à l’ASN de mener un audit approfondi du parc nucléaire français. Sur le centre CEA de Saclay, les équipes de la Direction de l’énergie nucléaire (DEN) se sont immédiatement mises en ordre de bataille pour passer l’installation Osiris au crible du cahier des charges de l’ASN. Osiris avait déjà subi un check-up complet en 2009. Mais la démarche des ECS est différente : « il s’agit d’aller plus loin, d’étudier les scénarii d’agression extrêmes de façon à connaître précisé-ment les marges dont nous disposons avant qu’une brutale dégradation de la sûreté ne survienne », explique Philippe Durande-Ayme. Séisme, inondation, cumul de ces aléas : quels phéno-mènes le réacteur peut-il encaisser sans que ses fonctions vitales ne soient atteintes ? Comment réagirait Osiris en cas de perte totale et prolon-gée de refroidissement et d’alimentation élec-trique ? « Ce que cet examen approfondi a montré, c’est la robustesse du réacteur Osiris », constate Philippe Durande-Ayme. « Dans le pire des cas, nous disposerions de 19 jours pour intervenir avant de devoir faire face à une fusion du cœur ».L’ASN, qui a remis au Gouvernement les conclusions de son audit le 3 janvier 2012, n’a pas relevé sur Osiris la présence d’un « talon

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ÉCLAIRAGE PRIX NOBEL DEMÉDECINE2011

n médecine, quand les insectes sont sous le microscope, c’est souvent en tant que vecteurs potentiels de maladies. Jules

Hoffmann, chercheur au CNRS à l’Institut de biologie moléculaire et cellulaire de Strasbourg, a pris, lui, le problème à rebours : c’est sur le système immunitaire des insectes qu’il s’est penché. « En réponse à une infection, les insectes disposent d’un mécanisme extrêmement puissant qui consiste à produire des petites protéines qui agissent en quelques sorte comme des antibio-tiques », raconte-t-il.C’est en étudiant les drosophiles qu’il a décou-vert les mécanismes contrôlant la production de

ces peptides antimicrobiens. Acteur principal, le récepteur 1 Toll : présent à la surface des cellules immunitaires, il interagit avec la paroi des microbes et active aussitôt la réponse immunitaire. Ainsi Jules Hoffmann a-t-il mis la main sur le déclencheur de la réponse anti-microbienne chez les insectes. Chez l’Homme, Bruce Beutler a montré qu’il existe des récepteurs similaires au récepteur Toll des insectes : les récepteurs Toll-like. Les travaux de B. Beutler mis en évidence par le Nobel démontrent que chez l’Homme aussi, les récepteurs Toll-like déclenchent une réponse immunitaire innée immédiate. Celle-ci constitue

Le prix Nobel de médecine 2011 a été décerné conjointement au Français Jules Hoffmann, à l’Américain Bruce Beutler et au Canadien Ralph Steinman, pour leurs travaux sur les principes clés de l’activation du système immunitaire. Au CEA Saclay, on travaille aussi sur le déclenchement de la réponse immunitaire et notamment sur sa prévisibilité.

Prix Nobel de médecine 2011

Une récompense pour

fondamentalel’immunologie

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© F. BRiOuDES / CNRS

Une drosophile, communément appelée mouche du vinaigre. Grâce à cet insecte, d’importants éléments nouveaux ont pu être apportés sur l’immunité innée, qui concernent tous les grands groupes animaux, y compris l’Homme.

- La réponse innée : elle est rapide, sans mémoire, et définie a priori. Elle a longtemps été négligée par les chercheurs, qui trouvaient ce champ de recherche comme subalterne et donc peu gratifiant. Elle existe pourtant chez toutes les espèces animales. - La réponse adaptative, spécifique : elle est plus lente, dépend de la nature du microbe, et permet une mémorisation afin de répondre plus vite lors d’une seconde attaque. Elle repose sur la production d’anticorps spécifiques à chaque « ennemi ». Elle n’est présente que chez une minorité d’organismes animaux, essentiellement les vertébrés, et a la faveur des chercheurs. Longtemps on a cru que les deux phénomènes étaient indépendants l’un de l’autre. Les travaux de Hoffmann, Beutler et Steinman ont participé à démontrer que ces deux mécanismes étaient liés.

Deux réponses immunitaires

PRIX NOBEL DEMÉDECINE2011ÉCLAIRAGE


une première barrière de défense qui reste peu sélective vis-à-vis de l’agent infectieux et qui ne peut se renforcer avec le temps. Ces récep-teurs stimulent ensuite la réponse dite « adap-tative », qui repose sur la production d’anticorps spécifiques à chaque agent pathogène. Ce type de réponse est l’apanage de certaines espèces, essentiellement vertébrées. Ces récepteurs Toll-Like sont présents chez de très nombreuses espèces. Chez l’Homme en particulier, ils ont été identifiés à la surface de cellules immunitaires appelées cellules dendritiques. Découvertes par le troisième lauréat du Nobel 2011 Ralph Steinman, ces cellules présentes dans différents tissus de notre organisme exercent des fonctions de sentinelles permanentes. Ce sont elles en effet qui présen-tent les intrus aux autres cellules immunitaires pour les faire réagir.Ces travaux sur la réponse immunitaire des insectes ont ainsi permis de comprendre comment fonctionne la première ligne de défense contre les microbes chez l’Homme. Un travail de recherche fondamentale qui peut avoir de multiples applications : dévelop-pement de vaccins plus efficaces, lutte contre les maladies auto-immunes ou l’inflammation chronique...

Émilie Gillet

Que pensez-vous de ce prix Nobel ?B. M. : « L’immunologie a très souvent été récom pensée par le Nobel de Médecine, mais c’est plutôt rare concernant les travaux sur l’immunité innée. Et là, c’est d’autant plus intéressant qu’au départ, étudier l’immunité des insectes est un sujet assez peu « vendeur » ! Ce qu’il faut retenir de ce prix Nobel 2011, c’est que des travaux très fondamentaux, qui appa-raissent même comme exotiques pour certains, peuvent avoir des répercussions très pertinentes chez l’Homme et de nombreuses applications ».

Quels sont les points communs entre vos travaux et ceux récompensés par le Nobel ?B. M. : « Nous travaillons sur les mêmes cellules, à savoir les cellules dendritiques : comme elles portent les récepteurs Toll-like à leur surface, lors du contact avec un agent pathogène elles activent la réponse immunitaire innée puis la réponse adaptative. Nous sommes donc, nous aussi, grands consommateurs de cellules den-dritiques dans nos recherches ! Depuis quelques années, il y a une forte tendance des immuno-logistes à s’intéresser à la réponse immunitaire non spécifique puisqu’elle est intimement liée à la réponse adaptative. Les deux mécanismes agissent de manière concertée ».

Plus précisément, en quoi consistent vos recherches ?B. M. : « Nous travaillons dans le domaine de l’immunologie prédictive chez l’Homme : en substance cela signifie que nous essayons de prédire les réponses immunitaires chez l’Homme face à des agents infectieux, des tumeurs ou encore une molécule étrangère qui pénètre l’organisme telle que les médica-ments. Les protéines thérapeutiques qui sont

une classe de médicaments en plein développe-ment, posent parfois des problèmes de réponses immunitaires non désirées. Cela fait 20 ans que ce sujet est étudié au CEA mais plus préci-sément encore depuis 5 ans, en accord avec la volonté de la Direction des sciences du vivant du CEA d’accompagner le développement des biotechnologies dans le domaine de la santé ».

Quelles sont les applications de l’immunologie prédictive ?B. M. : « Elles sont très diverses : il s’agit par exemple lors de la mise au point d’un vaccin de trouver les composants qui auront le pouvoir immunogène le plus important, c’est-à-dire ceux qui vont le plus stimuler le système immu-nitaire. À l’inverse, lors du développement de protéines thérapeutiques, il s’agit d’identifier celles qui provoqueront le moins de défenses de la part de l’organisme afin que ne se développe pas une résistance face au médicament. C’est un service que nous proposons aux industriels de la santé. Nous avons ainsi récemment tra-vaillé sur l’EPO : une molécule naturellement produite par l’organisme pour stimuler la production de globules rouges. Or, de l’EPO de synthèse est administrée à certains malades qui souffrent d’anémie comme les insuffisants rénaux. On observe chez certains patients une immunisation contre cette protéine thérapeu-tique. Ils deviennent en quelque sorte résistants au traitement. Nos travaux ont permis de com-prendre pourquoi on peut s’immuniser contre une protéine identique à la forme humaine, alors qu’en principe nous ne faisons pas de réponses immunitaires contre nos propres molécules ».

Émilie Gillet

1/ Protéine généralement située à la surface d’une cellule qui, lorsqu’elle entre en contact avec une autre protéine bien spécifique (à la manière d’une clé et d’une serrure) va enclencher une réaction de la part de la cellule.

4 questions à Bernard Maillère

Bernard MaillèreDirecteur de recherche, il dirige

l’équipe immunochimie de la réponse immunitaire cellulaire au sein de l’institut de biologie

et de technologies de Saclay (iBiTec-S)

Nous travaillons dans le domaine

de l’immunologie prédictive

chez l’Homme. »

«


PHYSIQUE Particules élémentaires

Parties de cache-cacheavec les particules

i le boson de Higgs existe, sa masse la plus probable se situe entre 115 et 130 GeV. Telle est la conclusion des résultats expéri-

mentaux présentés le 13 décembre 2011 au CERN, à Genève, par les collaborations Atlas et CMS du LHC. Des équipes françaises du CNRS / IN2P3 1 et de l’Irfu, très fortement engagées dans ce pro-gramme, jouent un rôle majeur dans ces analyses. La masse du Higgs n’est pas prédite par le modèle standard. En fait, le modèle prédit les probabilités qu’il a d’être créé, à une masse don-née, lors des collisions proton-proton. Il déter-mine également les rapports de branchement entre toutes les voies de désintégration.Dénicher ce signal ténu dans un large bruit de fond, que l’on sait soustraire, nécessite d’effectuer des moyennes sur un très grand nombre de données. Il faudra donc patienter encore une année pour connaître la conclusion des physiciens sur l’exis-tence ou la non-existence de ce facétieux boson.Quoi qu’il en soit, le programme LHC ouvre, de toute façon, la voie à une nouvelle physique.

D’autres particules jouent avec les nerfs des physiciens : les neutrinos. Ainsi, après trente ans d’observation auprès des réacteurs nucléaires, il semble que certains des antineutrinos qui y sont produits manquent à l’appel. Le déficit observé pourrait s’expliquer par l’existence d’un nouveau neutrino. Sensible uniquement à la gravitation, celui-ci échappe-rait aux détecteurs, d’où sa dénomination de « neutrino stérile ». Il reste à confirmer l’exis-tence de cette nouvelle particule. Le groupe « Double Chooz » de l’Irfu est à la pointe de ces recherches. Il est le fondateur de l’expérience Nucifer qui va démarrer sa première prise de données auprès du réacteur Osiris. De plus, le groupe vient de publier un article démontrant que l’on pouvait prouver l’existence de ces nou-veaux neutrinos en étudiant les désintégrations d’une source radioactive de quelques grammes de cérium-144 placée au centre de grands détecteurs souterrains spécialisés dans la détec-tion de neutrinos « classiques ».

L’autre facette des neutrinos étudiée à l’Irfu concerne leur propriété d’osciller d’une nature à l’autre. L’Irfu est impliqué dans les deux expé-riences mesurant ces oscillations : l’expérience Double Chooz en France utilise les neutrinos produits par le réacteur de Chooz, l’autre expé-rience au Japon, appelée T2K, utilise des neu-trinos produits par un accélérateur. Ces deux expériences très complémentaires, mesurent un paramètre permettant de comprendre la différence entre les oscillations de neutrinos et d’antineutrinos. Cette différence pourrait contribuer à comprendre celle existant entre la matière et l’antimatière de l’Univers et ainsi expliquer pourquoi l’Univers a « basculé » du côté de la matière.

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Un évènement avec deux muons (lignes rouges) et deux électrons (lignes vertes) potentiellement issus de la désintégration d’un boson de Higgs.

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1/ Institut national de physique nucléaire et de physique des particules.

L’existence du boson de Higgs, les mystères des neutrinos résistent encore aux physiciens, peut-être plus pour très longtemps… Des équipes de l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) participent à la traque.

Nouvelle infrastructureACTUALITÉ


Nano-INNOV une nouvelle infrastructure sur le plateau de Saclay

éunir dans une démarche interdiscipli-naire des talents complémentaires pour concevoir et développer les systèmes du

futur, telle est la vocation du nouveau Centre Nano-INNOV abrité par trois bâtiments sur le plateau de Saclay. Financée par le Plan de relance, la première phase de construction sous maîtrise d’ouvrage CEA vient de s’ache-ver. Depuis le mois d’octobre, les premières équipes du CEA concernées par le projet ont investi leurs nouveaux locaux. 350 personnes du CEA LIST ont ainsi emménagé dans les deux premiers bâtiments construits.

Neuf cents chercheurs réunis« À court terme, pratiquement toutes les équipes de l’Institut (aujourd’hui 750 personnes) occu-peront des nouveaux bâtiments » explique Philippe Benoist, Directeur Délégué du CEA LIST, en charge du déménagement des équipes.

Prochaines étapes, l’installation de chercheurs de l’Institut Télécom au mois de janvier puis celle des équipes de la Faculté de Pharmacie de l’Université Paris-Sud, spécialisées dans les nano-médicaments, au mois de février et enfin l’arrivée de l’équipe de l’Iramis (DSM) avant l’été 2012. Parallèlement, le chantier se pour-suit avec la construction du troisième bâtiment qui doit accueillir le futur Institut de recherchetechnologique System X et la mise en place des cinq plateformes technologiques. D’autres équipes arriveront progressivement. A terme, le Centre Nano-INNOV doit accueillir près de 900 chercheurs, d’horizons variés qu’ils soient spécialistes en développement logiciel, architec-ture et systèmes embarqués, ou encore en pointe dans le développement de nanotechnologies et leur intégration dans les systèmes.

Gaëlle Degrez

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Les cinq plateformes technologiques mutualisées • Le Centre de Design sera dédié à la conception, l’intégration et le développement technologique de systèmes.• La Plateforme Cap-Instrum concerne le développement des capteurs et l’instrumentation associée.• La Plateforme NanoMED permettra de développer la nano-instrumentation pour le diagnostic et les nouveaux médicaments.• La Plateforme NanoSurface a pour objet de préparer et fonctionnaliser les nano-objets.• La Plateforme NanoCARAC permettra aux équipes du Campus de Paris-Saclay de disposer d’un ensemble unique de moyens de caractérisation dédiés aux nanosciences et aux nanotechnologies.

Les partenaires du Centre d’intégration Nano-INNOV : CEA, CNRS, Université Paris-Sud, Institut Télécom. »

«

Ils sont près de 350 chercheurs et techniciens de l’Institut CEA LIST à avoir emménagé en octobre dernier dans de nouveaux bâtiments. Leur mission : participer à la conception des systèmes du futur !

© D. TOuZEAu / CEA


BRÈvES

La commissaire européenne

de la recherche visite Neurospin

NOMDECODE

Le 15 décembre dernier, le Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement 1 a signé, avec Veolia-Eau et Thales-Alenia-Space, une lettre d’intention relative à la création d’une « chaire industrielle 2 », centrée sur la surveillance des gaz à effet de serre : BridGES. Dans le cadre général de la lutte contre le changement climatique, cette chaire a pour objectif de favoriser la recherche et le développement de technologies innovantes

pour comprendre et quantifier les flux de gaz à effet de serre. Le démarrage officiel de ce projet est prévu début 2012 avec la signature de la convention de la chaire. Le programme de recherche commun, défini pour quatre ans, tend notamment à développer en parallèle des dispositifs de mesures au sol des émissions de gaz à effet de serre d’un site industriel, en l’occurrence une station d’épuration des eaux et un système de mesures qui serait embarqué à bord d’un satellite. Le traitement combiné de ces deux types de données devrait fournir des informations, et donc des services commercialisables à terme.

Une « chaire industrielle » pour les émissions de carbone

PROJET

« Scientifique toi aussi » : tel était le nom de code de la journée organisée le 26 janvier dernier dans tous les centres du CEA. À Saclay, ce sont 150 élèves de Première et Terminale S qui ont été accueillis sur le centre avec leurs professeurs pour découvrir l’« homo scientificus » dans son environnement. Au programme, mini-conférences, speed-dating, repas avec les chercheurs, visites de laboratoires. Physiciens, astrophysiciens, biologistes, chimistes, informaticiens, électroniciens, laborantins, techniciens sont venus expliquer leur métier et leur parcours. L’occasion de faire tomber quelques clichés et de montrer que si la science suppose rigueur et persévérance, elle est aussi affaire d’imagination, d’enthousiasme et d’ouverture.

« Scientifique toi aussi »

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Le 24 janvier dernier, 22 médecins du travail ont suivi une journée de formation au CEA Saclay dans le cadre de leur diplôme universitaire « Radioprotection appliquée à la médecine du travail ». Cette journée leur a permis de se familiariser avec les missions de médecins du travail en iNB, les mesures de prévention à mettre en place, les conduites à tenir en cas de contamination. Présentation du bloc de décontamination du centre et visites d’installations (Osiris, plateforme de gammagraphie du CEA LiST) ont rythmé cette journée animée par l’équipe du Service de santé au travail du centre, le Laboratoire d’analyses biomédicales, le Service de protection contre les rayonnements et les chefs des installations concernées.

Des médecins en formation à Saclay

FORMATION

Mme Máire Geoghegan-Quinn, Commissaire européenne en charge de la science,

de la recherche et de l’innovation, a visité quelques installations du plateau

de Saclay, à l’occasion de sa venue à Paris le 4 octobre dernier. Sa visite étant axée

sur les thématiques nanotechnologies et neurosciences, elle a tenu à se rendre à

Neurospin, où les chercheurs lui ont présenté les développements technologiques

en cours sur les applications de l’IRM pour les neurosciences.

RECHERCHE

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EA

1/ Unité mixte de recherche CEA, CNRS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines.2/ Le programme « chaires industrielles » de l’Agence nationale de la recherche a pour objectif de renforcer le potentiel de recherche des entreprises industrielles dans des domaines émergents afin de relever des défis technologiques et de gagner en compétitivité. Le titulaire de la chaire industrielle a la responsabilité d’assurer la bonne conduite du programme de recherche.

BRÈvES

il y a deux ans, se montait au sein de l’institut rayonnement matière de Saclay (iramis) du CEA le projet NaWaTuB, qui vise à produire un nouveau matériau avancé à base de nanotubes de carbone alignés. Le 30 janvier, un jalon important de ce projet a été franchi puisque le pilote de fabrication de ces matériaux a été inauguré sur le centre CEA de Saclay. L’intégration de nanotubes de carbone dans les matériaux permet d’améliorer leurs performances mécanique, électrique, thermique, optique ou nanofluidique. Tout l’enjeu du projet NaWaTuB est de parvenir à déposer ces nanotubes de façon régulière et tous alignés. Cet alignement accroît encore les performances des matériaux et permettrait de fabriquer, par exemple, des matériaux composites plus légers, plus résistants et conducteurs électrique ou des membranes haut débit et à grande sélectivité. L’équipe est parvenue à obtenir une première synthèse homogène sur un substrat de la taille d’un format A4, en août 2011, démontrant ainsi la faisabilité du procédé à grande échelle. Le projet entre dans une seconde phase qui vise cette fois à industrialiser le procédé et concrétiser ses applications dans les domaines de l’énergie et de l’environnement. il est soutenu par de nombreux partenaires et bénéficie du financement de l’ANR dans le cadre de l’appel à projet Nano-iNNOV RT.

Dans le numéro 52, page 3, merci de noter que des chimistes de Saclay « cherchent à valoriser par des procédés chimiques le dioxyde de carbone et à le transformer » en plastique ou en carburant, et non pas en hydrogène ou en biocarburant.

Deux chercheurs du CEA-iramis, Thomas Berthelot et Jérôme Polesel, ont reçu dans la catégorie recherche le Prix fibre de l’innovation d’Optics Valley. Remis en partenariat avec le Conseil régional d’Île-de-France et le Conseil général de l’Essonne, ce prix leur a été décerné pour leur projet de « Microscope biologique à sonde locale », un microscope à résolution atomique appliqué au diagnostic médical personnalisé et à l’analyse de l’environnement.

Prix fibre de l’Innovation d’Optics valley

NaWaTUB : inauguration d’une unité de production de matériaux innovants

RECHERCHE

ERRATUM

RÉCOMPENSE

L’enfant dyspraxiquedu Dr Caroline Huron édition Odile JacobVotre enfant est maladroit, se cogne partout, n’arrive

pas à s’habiller tout seul, écrit très mal et très lentement… Et s’il était dyspraxique ? Bien que fréquent, ce trouble des apprentissages reste méconnu. Vous cherchez des informations scientifiques solides pour reconnaître et comprendre l’enfant dyspraxique, des conseils pratiques pour l’accompagner dans la vie quotidienne, à la maison comme à l’école ? Caroline Huron est psychiatre, chercheuse en sciences cognitives à l’inserm dans le Laboratoire de neuro-imagerie cognitive. Dans ce livre, elle utilise ses compétences de médecin pour comprendre les aspects cliniques, son expérience de psychiatre pour évoquer les parcours psychologiques des enfants et de leurs parents, ses connaissances en sciences cognitives et son expérience de mère d’enfant dyspraxique pour vous aider à faire face aux difficultés rencontrées.

livres...


Les énergies, comprendre les enjeuxde Paul Mathisédition QuaesLes questions sur l’énergie occupent une place grandissante dans les

médias et les débats politiques. Elles se posent à tous et partout dans le monde. Avec une grande indépendance d’esprit, l’auteur éclaire le lecteur sur le présent et l’avenir des énergies, dans un contexte social et environnemental de plus en plus contraignant. Pour tous ceux qui sont en quête d’informations sur ces questions. Paul Mathis, ingénieur agronome et docteur en sciences physiques, a consacré son activité professionnelle à des recherches sur la photosynthèse, mécanisme de conversion de l’énergie solaire en énergie chimique. il a dirigé le Laboratoire de bioénergétique (laboratoire mixte CEA-CNRS) au centre de recherches de Saclay et a été président de plusieurs sociétés savantes : Société française de photobiologie, Société internationale de photosynthèse, Société française de bioénergétique.

Le climat à découvertde Rémy Mosseri et Catherine Jeandelédition CNRSQu’est-ce que l’effet de serre ? L’influence de

l’Homme sur le climat est-elle détectable et comment ? Comment mesure-t-on la fonte de la banquise, le recul des glaciers de montagne ou bien encore l’élévation du niveau de la mer ? Comment les chercheurs font-ils pour modéliser un système aussi complexe que la planète Terre ? Quelles données permettent de décrire et modéliser les climats passés ? Comment s’y prend-on pour prévoir l’évolution à venir du climat ?À l’écart de la polémique médiatique, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri ont mobilisé plus d’une centaine de contributeurs qui livrent ici un panorama large des méthodes et outils mis en œuvre pour étudier notre climat et son avenir. ils montrent que, pour résoudre cette question extraordinairement complexe, une approche pluridisciplinaire est plus que jamais nécessaire, à la croisée de l’expérimentation, de l’observation, de la simulation et de la théorie.

D’où vient le rayonnement cosmique ?de Thierry Stolarczykédition Les Petites Pommes du savoirDécouvert il y a tout juste

un siècle, le rayonnement cosmique est une pluie de particules qui bombarde la Terre en permanence. Outil de découverte de l’infiniment petit dès les premiers vols en ballons, il est aujourd’hui traqué aux quatre coins du monde dans l’espoir de percer les mystères qui l’entourent encore. Car, bien que ce rayonnement soit aussi important que l’air que nous respirons, qu’il ait certainement joué un rôle dans l’apparition et l’évolution de la vie sur Terre, on ne sait toujours rien de son origine… Thierry Stolarczyk a d’abord traqué les neutrinos solaires, puis étudié ceux produits auprès d’un accélérateur de particules, au CERN, à Genève. il est maintenant responsable scientifique au CEA de l’expérience ANTARES, un télescope à neutrinos immergé en mer Méditerranée, à la recherche de l’origine du rayonnement cosmique. il est déjà l’auteur de « Le neutrino, particule ordinaire ? ».

www-centre-saclay.cea.frCentre CEA de Saclay Le Journal / N° 53 / 1er trimestre 2012 / Éditeur CEA(Commissariatàl’énergieatomiqueetauxénergiesalternatives)

CentredeSaclay91191Gif-sur-YvetteCedex/DirecteurYvesCaristan/Directrice de la publicationDanièleImbault/Rédactrice en chefMarieVandermerschRédactrice en chef adjointeAlineCurtoniencollaborationavecSophieMartin/avec la participation deGaëlleDegrezetÉmilieGillet.

Conception graphiqueEfilcommunication(www.efil.fr).N° ISSN 1276-2776CentreCEAdeSaclay./Droitsdereproduction,textesetillustrationsréservéspourtouspays.ImpressionImprimexpress(Joué-lès-Tours),imprimeurlabellisé Imprim’vert(chartepourlaréductiondel’impactenvironnemental,latraçabilitéetletraitementdesdéchets).

Papiercertifié PEFC / 10-31-1087(garantied’unegestiondurabledesressourcesforestières).

notre galaxie et ses voisines dans l’espoir de percer les nombreux mystères qui les entourent encore. D’où viennent-ils ? Quels phénomènes sont capables de les accélérer à des vitesses proches de celle de la lumière ? Quelle est leur influence sur notre quotidien ? Quelle est leur influence dans l’Univers ?

INFOS PRATIQUESAccès / parlaroutenationale306,ouvertàtous,entréegratuite(voirpland’accèsci-dessous).Date et heure /mercredi11avril2012à20h.Organisation et renseignements / CentreCEAdeSaclay,Unitécommunication.Tél.0169085210.Adressepostale:91191Gif-sur-YvetteCedex.

www-centre-saclay.cea.fr

Découverts il y a tout juste un siècle, les rayons cosmiques sont une pluie de particules qui bombardent la Terre en permanence en provenance de notre galaxie et au-delà. Étudiés depuis les premiers vols en ballons, ils ont d’abord été un outil de découverte de l’infiniment petit. Ils sont aujourd’hui récoltés aux quatre coins du monde ou observés indirectement dans

© NASA

Rayons cosmiques, turbulences dans l’azur

Par Isabelle Grenier et Thierry Stolarczyk, chercheurs à l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers du CEA Saclay (Service d’astrophysique / Service de physique des particules).

CONFÉRENCE CYCLOPEMERCREDI11AVRIL2012

Image nocturne d’aurore boréale prise le 25 janvier 2012 au-dessus du Nebraska.

TECHNOLOGIE PAGE 10 Première exploration … · dans l’histoire scientifique du plateau de...

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