MAI 2014 PAUL magazine scientifiqe SABATIER n 33 DOSSIER NeOCamps Avec la participation de Délégation Midi-Pyrénées Délégation régionale Midi-Pyrénées, Limosin www.niv-tlse3.fr Logo Logo TOULOUSE, CENTRE DE CONGRÈS PIERRE BAUDIS, Basiliqe Saint-Sernin, Espace EDF Bazacle ÉLECTRICITÉ, MON AMOUR ENTRÉE GRATUITE FUTURAPOLIS.fr
Dossier NeOCamps Pal Sabatier n 33 Mai 2014 Illstration de covertre : Lampes à décharge basse pression. Une lampe à décharge basse pression est ne lampe dans laqelle la lmière est prodite par le passage d ne décharge électriqe dans ne ampole o n tbe renfermant ne vaper métalliqe (mercre, sodim) o n gaz. L objectif est la fabrication de lampes à décharge basse pression sr mesre por le diagnostic d plasma, ces travax sont assi appliqés à l éclairage basse consommation. CNRS Photothèqe - VRIGNAUD François - UMR5213 - Laboratoire Plasma et Conversion d Energie (LAPLACE) - TOULOUSE Directer de la pblication : Bertrand Monthbert Rédactrices en chef : Sylvie Roqes Carine Desalty Comité de rédaction : Jean-François Arnal Patrick Calvas Carine Desalty Gy Lavigne Frédéric Mompio Martine Pox Sylvie Roqes Nadia Vjkovic Valeria Medina (délégation Midi-Pyrénées d CNRS) Christine Ferran (délégation régionale Midi-Pyrénées, Limosin de l Inserm) Secrétariat de rédaction : Nadia Vjkovic p. 4 Nomination et prix p. 13 Conseillère de rédaction : Anne Debroise Diffsion : Joëlle Dlon Coordination d dossier «neocamps» : Marie-Pierre Gleizes dépôt légal : Mai 2014 N ISSN : 1779-5478 Tirage : 10 000 ex. Université Pal Sabatier 118, rote de Narbonne 31 062 Tolose cedex 9 Conception graphiqe et impression : Ogham-Delort 05 62 71 35 35 n 2540 Vos encoragements, vos critiqes, vos sggestions, ne sele adresse : Reve-palsabatier@ adm.ps-tlse.fr Vos povez conslter et télécharger ce magazine et les nméros antériers sr le site www.niv-tlse3.fr (rbriqe «diffsion des savoirs/le magazine scientifiqe») Vie des Laboratoires p. 14
Édito Ftrapolis, c est la ville de demain qi s installe cette année encore à Tolose, qi vient apporter n soffle novea, qi vient développer son idée de progrès partagé. À l échelle d magazine Pal Sabatier, nos avons vol illstrer ce propos en présentant le programme neocamps, porté par l Université Tolose III Pal Sabatier. C est l objet d dossier qi vient en overtre de notre magazine rénové. Rénové grâce à la novelle éqipe qi l anime et, en particlier, Sylvie Roqes, directrice de recherches a CNRS, et Carine Desalty, directrice d sotien ax laboratoires à l Université, qi ont bien vol prendre en charge la tête de la rédaction de ce magazine de «transition». Je les en remercie. Le magazine scientifiqe Pal Sabatier va en effet, dès le débt de l année 2015, laisser la place à n novea magazine scientifiqe de site associant nos partenaires. En attendant ce passage de témoin, notre magazine s adapte et laisse n pe préfigrer ce q il devrait devenir : n spport où totes les composantes, totes les facettes de la vie scientifiqe de Midi-Pyrénées, porront s exprimer et présenter, por n pls large pblic, les avancées de la recherche dans tos les domaines. À ce titre, avec l INSERM et le CNRS, nos avons le plaisir d acceillir les Universités Tolose I et Tolose II, dès le présent nméro qi agre n pe des sivants. neocamps compose donc le dossier de ce novea magazine. Mais encore, de qoi s agit-il? En qelqes mots, l opération neocamps propose des soltions por n camps drable, connecté, innovant, intelligent. Elle repose sr ne démarche interdisciplinaire, concernant plsiers laboratoires de recherche qi travaillent à partir d ne approche systémiqe. La complexité des environnements écologiqes, économiqes, sociax, nécessite ne réflexion qi prenne en compte les besoins exprimés par les sagers (étdiants et personnels en l occrrence), por s inscrire dans ne démarche d innovation technologiqe et sociale tornée vers le développement drable et ne meillere qalité de vie. Cette réflexion invite à la mise en œvre d innovations collaboratives qi prennent en compte la variété des besoins exprimés, qi tradisent les aspirations a miex-être et qi font de nos les acters de la transformation. Grâce à neocamps, l Université devient le précrser des innovations qi créeront la ville de demain. Ce sont ces innovations qe je vos invite à décovrir, ainsi qe nos rbriqes habitelles, dans ce nméro de Mai. Je vos en sohaite ne bonne lectre et espère vos retrover a mois de mai sr le site de Ftrapolis où l Université Tolose III Pal Sabatier sera également présente. Bertrand Monthbert Président de l niversité de Tolose III - Pal Sabatier A. Labat/UPS
DOSSIER NeOCamps Un camps connecté dans leqel les objets commniqent : les smartphones, les ordinaters des breax, les commandes d chaffage, les commandes des stores, les vidéoprojeters dans les salles, la station météo... Le camps d ftr En jin 2013, Bertrand Monthbert, président de l niversité Tolose III Pal Sabatier, lançait l opération neocamps. Son objectif : concevoir le camps d ftr, innovant, intelligent et drable. Cette opération fait appel a potentiel de 7 laboratoires de l niversité Pal Sabatier : CIRIMAT, ECOLAB, IRIT, LAAS, LAPLACE, LMDC et PHASE. Elle a vocation à s ovrir à d atres laboratoires comme par exemple l IDET-COM et le LISST. C est ne approche systémiqe qi prend en compte les aspects environnementax, sociétax et économiqes d changement. Elle impliqera donc de nombreses compétences disciplinaires notamment sr l énergie, le nmériqe, le génie électriqe, les matériax, la robotiqe, la biodiversité... Totes seront exploitées dans le même bt : améliorer le confort et la qalité de vie a qotidien sr le camps tot en diminant l empreinte écologiqe et en rédisant les coûts de fonctionnement (flides, électricité, ea...). Petite ville, mais système complexe Le camps d ftr est basé sr de nombrex dispositifs matériels et logiciels interconnectés alliant matériels pédagogiqes innovants, capters, systèmes de stockage, de distribtion et de gestion de l énergie, de stockage de données, de localisation, de simlation et des matériax innovants a sein de bâtiments niversitaires et d camps por agmenter la qalité de vie des sagers et rédire les consommations de flides. Le camps est n système complexe composé de mltiples dynamiqes, de non-linéarités rendant imprévisibles totes les conséqences d n changement, même minime. C est ne petite ville où vivent, étdient et travaillent de nombrex sagers dont les activités inflencent la vie d camps. La démarche de neocamps est donc nécessairement évoltive et adaptative, fondée sr l ato-réglation de cette mltitde de dispositifs disséminés à l intérier et à l extérier. Evoltion rapide Nos vivons dans n monde où la technologie évole très vite, personne ne pet prédire de qoi sera fait le camps en 2030. C est porqoi neo- Camps est incrémental et overt. Incrémental dans le sens où n dispositif (matériel o logiciel) porra être ajoté sans remettre en case 4 PAUL SABATIER Mai 2014
NeOCamps Jean-François Cbaynes, vice-président «Patrimoine» à l UPS, Marie-Pierre Gleizes, responsable de l opération neocamps, Professer UPS (IRIT - Institt de Recherche en Informatiqe de Tolose), François Demangeot, vice-président «Conseil Scientifiqe» à l UPS. marie-pierre.gleizes@irit.fr ce qi existe déjà. Cet éqipement porra faire se côtoyer plsiers générations de capters, de logiciels, etc. NeOCamps est qalifié d overt car il restera opérationnel tot en intégrant de noveax prodits d nmériqe, q ils viennent d marché o de la recherche. L amélioration de la températre, de l éclairage, de la qalité de l air bénéficieront a confort, mais assi à la santé des sagers d camps. Por contriber a développement drable et à la transition énergétiqe, les consommations d énergie seront rédites grâce à des noveax matériax biosorcés et isolants por les bâtiments constrits o rénovés. L électricité sera prodite et acheminée de manière distribée en tilisant des convertissers et des réseax de distribtion intelligents et la gestion et la distribtion de chaler seront optimisées por être pls efficaces. L éclairage, qi s adaptera à la variation de la lmière natrelle, sera atomatiqement corrélé avec l activité des sagers. L instrmentation massive des bâtiments avec des capters et actionners atonomes et connectés permettra n bien-être accr des sagers. Des bonnes pratiqes seront sggérées ax sagers a travers d interfaces innovantes. Dans ce système complexe, ne mltitde de dispositifs et services interdépendants devront s ato-adapter qotidiennement en interagissant et en étant a service des sagers. Tos ces dispositifs sont tornés vers les mêmes objectifs. Il s agit en premier lie d être à hate efficacité énergétiqe avec des matériax de constrction 100 % recyclables et limitant le dégagement de CO 2. Les ressorces seront optimisées (gestion des salles, gestion des matériels pédagogiqes, anticipation d nombre de repas a restarant niversitaire ). Les impacts environnementax seront rédits, par exemple en apprenant l organisation optimale des volets, fenêtres, chaffages/climatisers, dispositifs qi génèrent de la chaler (tel l ordinater). Le confort sera maximisé, de manière à dégager les sagers de nombreses contraintes matérielles, et ler permettre d agmenter lers performances. De noveax services vont émerger (appel atomatiqe, maintenance de matériels, connaissance de l attente a RU, novelles approches pédagogiqes, télé-enseignement por les étdiants malades ). Les sagers se verront sggérer de bonnes pratiqes énergétiqes et comportementales, qi n empièteront pas sr ler confort individel. Enfin, les responsabilités a sein de ce système distribé seront définies. Rptre sociétale NeOCamps fait converger le monde nmériqe et le monde de l énergie por condire à des rptres sociétales et techniqes importantes. D n point de ve techniqe, le projet fait appel à l intelligence collective provenant de l atonomie et l interdépendance de la mltitde d objets interconnectés. La commande n est pls centralisée. Les objets pevent se connecter et se déconnecter d résea (apparaître et disparaître). De noveax services vont émerger, isss de l ato-adaptation à la tâche exéctée o a comportement de l sager. L ato-adaptation signifie ne adaptation atonome sans intervention d concepter. Ces services et dispositifs porront être transférés vers d atres camps, écoles de la COMUE (COMmnaté d Universités et d Etablissements). Ce transfert porrait s étendre à la ville intelligente o dans d atres domaines comme l aéronatiqe, le maintien à domicile Show-room Un show-room a été créé sr le camps scientifiqe de Rangeil. Il constite ne vitrine des recherches directement isses des laboratoires de l niversité. Il a vocation à favoriser des recherches originales avec ne forte synergie interdisciplinaire. L éqipement d camps se fera de manière incrémentale, a fr et à mesre des applications réalisées dans le show-room, elles seront étendes ax bâtiments éqipés. L éqipement de ce show-room est ne première briqe a projet ambitiex qi est de transformer le camps en n démonstrater à grande échelle por des dispositifs et des services logiciels intelligents. Mai 2014 PAUL SABATIER 5
DOSSIER Des matériax natrels por la constrction NeOCamps Faire d nef avec d viex : les cherchers d Laboratoire Matériax et Drabilité des Constrctions (LMDC*) renovellent les performances de matériax traditionnels, comme la terre o le chanvre Blocs préfabriqés de béton de chanvre Jean-Emmanel Abert, maître de conférences INSA (LMDC), Thierry Vidal, maître de conférences INSA (LMDC), Camille Magniont, maître de conférences INSA (LMDC), Gilles Escadeillas, professer INSA (LMDC). gilles.escadeillas@niv-tlse3.fr Les exigences en matière de constrction se sont nettement renforcées ces dernières années. Les matériax doivent non selement ne pas nire à la santé ni à l environnement, mais présenter de bonnes performances de drabilité et d isolation. Le développement de «noveax» matériax de constrction à faible impact environnemental est n des objectifs majers d Laboratoire Matériax et Drabilité des Constrctions (LMDC). Terre cre Por de mltiples raisons (patrimoniales, écologiqes, économiqes, etc.), des matériax tilisés par les hommes depis des millénaires reviennent sr le devant de la scène comme par exemple la terre cre. Le LMDC coordonne jstement le projet Villes et Bâtiments Drables 2013 «Bioterra» de l Agence Nationale de la Recherche. Il s agit de maîtriser la prolifération microbienne dans des prodits de constrction à base de terre cre. Bétons de chanvre D atres travax visent à développer et caractériser des matériax isss de la biomasse animale o végétale comme le béton de chanvre. Ces matériax isss de matières renovelables (majoritairement des coprodits de l agricltre) participent a stockage temporaire d dioxyde de carbone et confèrent ne inertie hydriqe ax parois améliorant le confort des sagers. Un bloc de constrction préfabriqé en béton de chanvre (laréat d concors régional de l innovation en 2011) a été notamment développé et breveté avec des indstriels. Les travax en cors, condits dans le cadre d projet néocamps, se focalisent sr le comportement hygrothermiqe de ce matéria et son impact sr la performance énergétiqe des bâtiments. Il s agit de mesrer et de modéliser à l échelle de la paroi les transferts de chaler et de masse de manière à estimer ensite, à l échelle d bâtiment, les gains en termes de confort et de consommations énergétiqes liés à l tilisation de ces matériax biosorcés. Résistances mécaniqes exceptionnelles Les bétons fibrés ltra-performants (BFUP), d sage très récent, se caractérisent par ne extrême compacité qi ler confère ne drabilité et des résistances mécaniqes exceptionnelles. Lers propriétés permettent de rédire significativement les qantités de matériax tilisés et atorisent ainsi des formes affinées et élancées permettant la constrction assi bien d ovrages qe de mobilier rbain. Cependant, ces nombrex atots sont contrebalancés par n coût élevé qi freine ler développement. Le LMDC a acqis ne forte expérience dans la mise a point de formlations de BFUP pertinentes et rationnelles ssceptibles de démocratiser ler sage en incorporant en particlier ne addition minérale ltrafine, le métakaolin obten par calcination flash. Dans le cadre d projet néocamps, des formlations inédites seront étdiées sr la base de critères esthétiqes, de drabilité et de résistance afin de concevoir des éléments de mobilier rbain adaptés a contexte niversitaire. * LMDC : laboratoire de recherche mixte UPS et INSA de Tolose. Formation : L intégration des résltats isss de la recherche dans les formations est réalisée avec la participation d LMDC a projet eropéen PIRATE dont n des objectifs est de compléter les référentiels de compétences des étdiants en Génie Civil sr la constrction écologiqe en terre cre. Des applications locales sont assi envisagées dans le cadre d projet néocamps. 6 PAUL SABATIER Mai 2014
NeOCamps Vers ne sobriété énergétiqe exemplaire Le camps de Rangeil consomme de l énergie électriqe comme ne petite ville. Plsiers laboratoires ont ni lers efforts por rationnaliser r sa consommation, grâce a concept de réseax intelligents. Françoise Thellier, professer UPS (laboratoire PHASE), Corinne Alonso, professer UPS (LAAS), Etienne Bertad d Chazad, professer agrégé UPS (laboratoire PHASE), Patrice Simon, professer UPS (CIRIMAT). C alonsoc@laas.fr L niversité Pal Sabatier consomme ajord hi environ 45 millions de kwh/an d énergie finale, à parts presqe égales entre thermiqe et électricité. Son ambition est de devenir exemplaire en termes de camps verts, en rédisant sa consommation de 10 % par an sr ne période de 10 ans. Ce plan s inscrit dans n plan de rénovation pls vaste. Il fait appel a son fort potentiel d innovation des éqipes de recherche de l niversité, qi se doit d être pilote en termes de minimisation des consommations énergétiqes. Cela passe par ne gestion optimisée des besoins et de la distribtion, et via la prodction et le stockage d énergie d origine renovelable atant thermiqe q électriqe. Priorité a confort L énergie consommée sert majoritairement à maintenir ne bonne qalité des ambiances intérieres. La dimintion des consommations doit s effecter en assrant ax sagers d camps n hat nivea de confort, par n chaffage et n éclairage adéqat. Le laboratoire PHASE (Physiqe de l homme appliqée à son environnement) travaille sr l analyse des interactions entre les habitants d camps et ler habitat. Ses membres mesrent, depis n an, des paramètres caractéristiqes de l environnement (températres, éclairement, fermetre des stores, etc.) et évale les jgements sensoriels des sagers. Ces mesres serviront à valider n modèle Ve aérienne d bâtiment ADREAM a LAAS Crédit photo : CNRS Photothèqe : FRESILLON Cyril d interaction homme-environnement qi, ne fois intégré à la plateforme de simlation, permettra d évaler l impact des actions des habitants sr les performances énergétiqes d bâtiment. Optimiser le chaffage La qasi-totalité de l énergie thermiqe sr le camps est tilisée por les besoins de chaffage d n parc immobilier vieillissant. Le laboratoire PHASE et le master Habitat travaillent depis longtemps sr des adits énergétiqes et s appient sr la simlation thermiqe dynamiqe (STD) por améliorer la performance énergétiqe des bâtiments. L objectif est de développer n otil complet permettant, d ne part, de sivre et visaliser en temps réel l évoltion des flx énergétiqes localisés o répartis, d atre part de strctrer et mtaliser la connaissance et l expertise d parc immobilier et son impact énergétiqe por mettre les compétences acqises a service d patrimoine existant et ftr, et enfin de réaliser des modèles rédits de comportement thermiqe de chaqe bâtiment, afin de les copler por simler et optimiser la gestion de l énergie sr l ensemble d camps. Tot cela sppose de receillir, stocker, traiter, exploiter et partager des flx considérables de données, dont il fadra assrer la compatibilité et la sécrisation. Sorces renovelables La prodction d électricité à l échelle d n camps est n réel défi qi rejoint les travax de recherche nationax et internationax sr les micro-grids, mini-grids et smart-grids. Ce camps offre n potentiel comparable en termes de consommation à ne petite ville. Diverses pistes de faisabilité sont à l étde por insérer massivement des sorces d énergies renovelables. Le LAAS a ne expertise reconne dans la conversion photovoltaïqe et en particlier, sr l efficacité énergétiqe de ces systèmes et ler optimisation (vieillissement, modlation de la lminosité, etc.) en ve de ler intégration dans les bâtiments. La plateforme d essais, le bâtiment ADREAM, permet d étdier les performances en conditions réelles. L exploitation des données receillies sr la plateforme servira de pré-validation avant déploiement à pls grande échelle sr le camps. Stocker l énergie électriqe Le stockage de l énergie électriqe est le sel moyen de décorréler dans le temps la prodction de la demande d énergie. Le système de stockage à grande échelle le pls tilisé est hydraliqe, mais le pls largement tilisé à diverses échelles reste incontestablement le stockage électrochimiqe avec les sper-condensaters et les batteries. Le CIRIMAT travaille sr la mise a point de noveax matériax por les systèmes de stockage électrochimiqe tels qe les spercondensaters et les accmlaters Li-ion, en développant en particlier des compétences sr la synthèse de carbones nanoporex et de matériax nanostrctrés. Très fortement impliqé dans le résea national sr le stockage électrochimiqe de l énergie, il développe assi des recherches sr les novelles chimies telles qe les batteries Na-ion o Li-air. Le stockage de masse est également abordé avec l étde de noveax concepts de batteries Rédox Flow (batteries à circlation). Récpérer l énergie des «clods» Les ordinaters consomment de l énergie électriqe mais prodisent de la chaler, il est intéressant d optimiser ces systèmes. L IRIT travaille sr l économie d énergie dans les systèmes distribés à grande échelle tels qe les «clods», en tenant compte de la caractéristiqe intermittente de certaines sorces d énergie. Les algorithmes développés tiennent compte de plsiers objectifs et tilisent différentes heristiqes, alliant des algorithmes génétiqes mais assi des algorithmes glotons mlti-objectifs. Ces algorithmes sont évalés théoriqement grâce à de la programmation linéaire mais assi sr des infrastrctres physiqes à grande échelle comprenant plsiers centaines de machines. Des étdes pls fines à base de simlaters permettent assi de modéliser les centres de données tilisés dans le clod niversitaire en allant jsq à la modélisation des flx d air. Mai 2014 PAUL SABATIER 7
DOSSIER Optimiser l éclairage por économiser l énergie d camps En repensant le système d éclairage d camps, des cherchers tolosains inventent n résea d éclairage intelligent et écologiqe. NeOCamps Il est possible de rédire de 10 à 20 % la consommation d énergie électriqe d camps de Tolose. Tel était en tot cas le résltat de plsiers étdes menées en 2011 sr le camps scientifiqe de Rangeil, notamment dans le cadre d projet Eco-camps Tolose. Cette rédction est donc devene l objectif aqel travaillent les éqipes de néocamps et la fédération SH&HD (Système habitants et habitat drable), des éqipes de recherche d LAAS (Laboratoire d analyse et d architectre des systèmes), d LAPLACE (Laboratoire d plasma et de la conversion d énergie) et de PHASE (Physiqe de l homme appliqée à son environnement). Elles ont conç n système d éclairage intelligent capable à la fois d interagir avec les occpants et les sagers afin de respecter les ressorces énergétiqes et minimiser ler impact environnemental ; de garantir les performances et le confort sans por atant être «intrsif» ; de limiter la consommation énergétiqe et respecter l environnement et les ressorces natrelles. Environné de capters, de systèmes électroniqes performants et d organes de gestion et de commande optimisés, ce système s adaptera ax besoins en fonction de la tâche à exécter à chaqe instant. Cela sppose de miex comprendre le fonctionnement des sorces de lmière innovantes, d améliorer ler vieillissement, de définir ce q est n éclairage optimal en fonction de la perception de la lmière par l homme, et de réaliser n résea contin basse tension. LEDs biosorcée Les récents travax d LAPLACE sr l éclairage présagent d n avenir prometter por les LEDs innovantes, notamment des LEDs fabriqées à partir de matière végétale. o Organic-LEDs biosorcées. Dernièrement, le LAPLACE a prodit ses premières OLEDs et réalisé n banc destiné à receillir les signatres électriqes de ces sorces, informations nécessaires por l optimisation de lers alimentations et la compréhension des mécanismes responsables de ler vieillissement. Coplées à des ballasts intelligents et commnicants, elles forniront l ambiance viselle désirée par l sager. Des sondes de lminosité 3D permettront de qantifier, corriger (voire éliminer) les gênes occasionnées par les ébloissements et les reflets provenant d éléments extériers. Des protocoles de commnication non-filaires basés sr la technologie Li-Fi exploitant la flexibilité de commtation des sorces de lmière seront déployés. Le savoir-faire d laboratoire PHASE dans l étde des ambiances et la qalité de vie permettra d évaler la qalité de l éclairage et le confort de l sager. Electricité verte Ces systèmes seront alimentés par n résea «bs contin basse tension» constité de Banc prototype de vieillissement contrôlé des LEDs a LAPLACE et son comportement thermiqe. Corine Alonso, professer UPS (LAAS), Yann Cressalt, maître de conférences UPS et Georges Zissis, professer UPS tos dex a LAPLACE. yann.cressalt@laplace.niv-tlse.fr convertissers statiqes à hat rendement. Développés a sein d LAAS, spécialisé dans la conversion de l énergie et la conception de tels convertissers, ces derniers seront associés et dotés de commandes permettant ne pls grande flexibilité d sage. Ils porront non selement régler le tax d éclairage à chaqe instant, mais assi assrer n éclairage de veille por des raisons de sécrité à la personne, o encore commander le système et stocker les informations pertinentes por ne prise de décision adaptée à l ensemble de l environnement d ne pièce, d n bâtiment et globalement d lie géographiqe. Ces convertissers DC/DC constiteront n bs électriqe contin qi, à l échelle d bâtiment, sera alimenté par des systèmes de prodction délocalisés d électricité en contine (photovoltaïqe, éolien, pile à combstible ) associés à des systèmes de stockage d énergie appropriés (de type électro-chimiqe par exemple). Grâce à des capters de présence et de nivea de lminosité natrel et interne, l éclairage se réglera atomatiqement sr n nivea optimal. C est ce qi est actellement testé sr le bâtiment ADREAM, sité a LAAS. 8 PAUL SABATIER Mai 2014
NeOCamps S adapter ax sagers en respectant ler vie privée Por proposer ax sagers des services adaptés, il fat povoir receillir n minimm d informations sr ler localisation et lers besoins. Une nécessité qi passera par ne instrmentation massive d camps. En insérant des dispositifs dans n lie de vie, il est possible d analyser les activités d tilisaters por adapter ce lie, tot en respectant la vie privée des individs. Afin de ne pas monopoliser ne éqipe conséqente d informaticiens o d électroniciens, n système mlti-agents (SMA) coopératifs sera tilisé. Ces systèmes sont composés d agents (système interagissant avec son environnement) capables d apprendre de ler propre comportement de façon coordonnée et dans le même bt. Les recherches menées actellement à l niversité vont permettre d étendre ces dispositifs, avec les données des profils d sagers d camps, afin de rendre ce lie de vie pls adapté et convivial (information temps réel des places d étde disponibles dans les bibliothèqes, itinéraires adaptés ax handicaps, ). Comprendre le comportement des sagers Comment détecter et localiser les sagers por reconnaître lers activités relatives a bâtiment? Le LAAS et l IRIT travaillent déjà sr l interaction homme-robot mltimodale par des approches aléatoires por analyser et fsionner des données adio-vidéo combinant parole et geste. Par aillers, le LAAS développe des caméras intelligentes et des matrices de microphones commnicants, dotés d nités de traitement compactes, économes en énergie et à bas-coût. Por garantir la protection de la vie privée des sagers, ces capters prétraitent les signax et images por ne transmettre qe des positions, postres, messages vocax reconns, etc. Ces travax seront étends dans le cadre d projet neocamps, por étdier d ne part l interaction homme-environnement à partir de données adio-vidéo acqises de manière asynchrone par des capters répartis dans l environnement, et, d atre part, le développement de ces capters atonomes en énergie, interconnectés et garantissant l anonymat. Agents ato-organisaters Contrôler n système, c est être capable d effecter les maniplations adéqates sr ses entrées afin qe les sorties convergent vers les objectifs sohaités. Les travax menés à l IRIT portent sr la conception de contrôlers aptes à maîtriser en temps réel des systèmes artificiels complexes sans connaissance préalable, par l niqe observation des entrées et des sorties d système contrôlé. Ils font appel à la technologie des systèmes mlti-agents ato-organisaters où la fonctionnalité recherchée (le contrôle) est Pierre Glize, ingénier CNRS (IRIT), Isabelle Ferrané, maître de conférences UPS (IRIT), Michel Devy, directer de recherche CNRS (LAAS), Emmanel Dbois, maître de conférences UPS (IRIT). pierre.glize@irit.fr émergente car acn agent ne connaît la fonction globale d système. Por cela, l expert indiqe isolément por chaqe entrée et sortie la préférence des plages de valers sohaitées. Ces travax seront généralisés por créer de très nombrex modèles (électriqe, thermiqe, trafic, polltion ) indispensables à la plateforme de simlation neocamps et devant être calibrés por obtenir des résltats réalistes. Environnements virtels 3D Des travax réalisés à l IRIT combinent l tilisation d environnements virtels 3D interactifs afin de visaliser des données spatialisées et différentes formes d interaction. Dans le cadre de neocamps, ils étdient l intérêt de ces formes avancées d interaction face à des tilisaters occasionnels et non spécialisés des environnements virtels 3D. Elles seront intégrées dans la plateforme de simlation interactive neocamps. Analyse et fsion des données adio et vidéo combinant parole et geste. Mai 2014 PAUL SABATIER 9
DOSSIER Un camps, des capters! NeOCamps Le novea camps sera trffé de capters, atonomes, mais capables d évoler. La difficlté consistera à gérer intelligemment lers données. I ls constiteront ne véritable pea nmériqe recovrant le camps. Les capters, allant d classiqe capter de lminosité o de températre à des capters innovants, devront se passer de fils assi bien por ler alimentation en énergie qe por commniqer lers données. Le CIRIMAT et le LAAS développent ainsi des capters capables d estimer finement la qalité de l air grâce à des films minces nanocomposites et ax capacités d intégration et de miniatrisation offertes par les micro et nanotechnologies. Les capters doivent povoir fonctionner pendant tote la drée de vie d bâtiment. Ainsi, l IRIT crée des capters en reconfigrant ler coche de commnication bas nivea por rédire ler consommation d énergie et le LAAS crée des capters sans batterie qi tirent ler énergie de l environnement. Une atre voie consiste à tiliser des capters passifs, sans acne électroniqe, interrogeables par onde électromagnétiqe et dont la signatre électromagnétiqe est ne image de la donnée à mesrer (températre, pression, gaz ). Capter de pression passif à transdction électromagnétiqe : composant fini (à droite) et zoom sr le résonater déposé dans ne cavité circlaire en Pyrex (à gache). Coopération mlti-échelle Déjà 60 000 capters sont gérés par le Service de gestion et d Exploitation sr le camps de Rangeil. Dans n avenir proche, ce chiffre va être décplé. Il fadra gérer intelligemment totes ces données, les stocker, mais assi les distriber. Les décisions seront prises à plsiers échelles, celles d ne pièce, d n bâtiment o d camps tot entier. Ce problème d optimisation coopérative mlti-échelle est n thème de recherche fort d éqipes de l IRIT et d LAAS traité grâce à des heristiqes glotonnes, des algorithmes génétiqes mais assi de manière optimale grâce à la programmation linéaire. Les données prodites par les capters seront transmises de proche en proche grâce à des algorithmes optimisés garantissant l arrivée des données a meiller coût énergétiqe en tote sécrité, et ce en fonction de ler criticité en tilisant des travax de recherche sr les réseax de capters réalisés à l IRIT. Vision à long terme Enfin, n bâtiment est prév por drer a minimm 50 ans, et il est évident qe l on ne sait pas qelles seront les technologies qi seront alors disponibles mais q il fat déjà prévoir ne infrastrctre nmériqe capable de les intégrer. Les travax sr l inter-opérabilité et sr Georges Da Costa, maître de conférences UPS (IRIT), Marise Bafler, directrice de recherche CNRS (LAAS), Rahim Kacimi, maître de conférences UPS (IRIT). dacosta@irit.fr l ato-organisation par amas de mlti-agents de l IRIT permettent de rajoter des capters qi sont disponibles, permettant de créer atomatiqement de noveax services. Une telle atoorganisation coopérative permettra assi de palier de manière atonome à des défaillances. A service de l hmain Dans cette stratégie, ne vision prement locale n est pas sffisante. Por le chaffage, par exemple, rien ne sert de chaffer n amphithéâtre dans leqel acn cors n est prév pendant la jornée, o lorsqe la météo prévoit n bea et grand soleil. Le bt de neocamps est de passer de la sitation actelle où la coordination est assrée par l hmain à ne coordination pls atomatiqe, où l apport de l hmain se fait de manière pls simple, apportant son expertise et ses besoins pltôt qe d effecter des tâches de gestion répétitives et non optimisées. Le camps redeviendra a service de l hmain et non pls prenant l hmain comme n simple roage. Por qe les systèmes ambiants respectent les individs Por les jristes, la mise a point d n environnement intelligent ne va pas de soi. Il nécessite n encadrement jridiqe. Le camps d ftr sera intelligent. Des capters identifieront les personnes entrant dans les salles de cors, le chaffage et l éclairage s adapteront à l afflence, des services seront proposés ax sagers présentant, par exemple, n handicap. Or cette «intelligence ambiante» passe par l enregistrement de données personnelles. Le développement de systèmes ambiants solève, por les jristes, de délicats problèmes, de méthodologie atant qe de fond. Atteinte à l intimité D point de ve méthodologiqe, la qestion la pls délicate est celle d choix d n instrment jridiqe qi permette de corriger les dangers qe recèle l tilisation non encadrée de technologies novelles ; cela, sans entraver ler progrès. Cet instrment doit reposer sr des mécanismes de réglation, sectorielle o concrrentielle, voire d atoréglation, à base de codes de condite, assortis o non de sanctions administratives, civiles, commerciales o même pénales. Un encadrement jridiqe strict des contrats passés entre opératers pet sffire. 10 PAUL SABATIER Mai 2014
NeOCamps Car on ne pet se satisfaire a fond d ne sitation qi laisserait les opératers de systèmes ambiants tiliser lers techniqes sans limites jridiqes. Les dangers q elles recèlent, actellement o potentiellement, sont mltiples. Le pls évident est l atteinte à l intimité de la vie privée (santé, vie sentimentale et familiale, religion, domicile, revens, convictions), telle qe consacrée par l article 9 d Code civil et à laqelle le Conseil constittionnel français comme beacop de ses homologes étrangers, ont reconn ne valer constittionnelle. L infraction à la protection de données personnelles (ne image pet être considérée comme ne donnée personnelle) constite n second danger. Une proposition de règlement eropéen s apprête d aillers à renforcer cette protection, en ovrant la doble possibilité d n droit à l obli permettant à chacn d exiger la sppression des données collectées le concernant et d n droit à la portabilité des données personnelles, qi devrait modifier sensiblement le régime des clods et atres systèmes d hébergement. Risqes d intrsions Parallèlement, les opératers de systèmes ambiants doivent rester très attentifs a risqe d interceptions extérieres (secrity breaches) qi fragilisent de pls en pls de réseax. Dans le sel cas de l Irlande, qi acceille n grand nombre d opératers internationax, pls de la moitié des sociétés y ont été, l an passé, victimes d intrsions, mettant en danger qelqe 1,5 million d individs dont les données personnelles sont conservées et traitées. Lcien Rapp, professer à l Université Tolose 1-Capitole, directer scientifiqe SIRIUS (Space Institte for Researches on Innovative Usages of Satellites) a laboratoire IDET-Com. lcien.rapp@t-capitole.fr Un camps adopté par tos Le ftr camps nmériqe devra être à la fois accessible, drable, et intelligent. Por cela, les idées et les technologies ne manqent pas. Reste à déterminer lesqelles seront réellement tiles, et adoptées par les sagers. Des sociologes se sont penchés sr la qestion. Traditionnellement, l acceptabilité sociale d n projet technologiqe est envisagée en fin de projet. On évale alors la manière dont les sagers vont accepter d tiliser, o pas, des objets dont les tilités aront été définies a priori par les concepters. Les travax de recherche de Marina Casla en sociologie à l niversité Tolose 1 Capitole et d Alice Royer en géographie à l niversité Tolose 2 Le Mirail ont por ambition de modifier ces approches conventionnelles. Ils associent également le CLLE (Cognition, langes, langage, ergonomie à UT2), le LEREPS (Laboratoire d étde et de recherche sr l économie, les politiqes et les systèmes sociax à UT1) et l IRIT (Institt de recherche en informatiqe de Tolose). Ler bt : concevoir n modèle alternatif, appelé «Méthodologie de l Objet Flo», o MOF. Celle-ci est fondée sr ne démarche de conception centrée sr l sager. Elle se présente comme n processs d innovation à la fois sociale et technologiqe, où la définition des tilités assignées ax dispositifs à concevoir (logiciel o matériel) est constrite de manière polyphoniqe, itérative et concertée par ne assemblée de personnes. Elle repose sr la mobilisation simltanée de diverses expertises scientifiqes et expérientielles, et vise à la négociation d n accord partagé tant sr les qalifications technologiqes qe socio-organisation-nelles des dispositifs à concevoir. Actellement, la MOF est mise en œvre por la conception n collaborative de dispositifs socio-techniqes s assistants por l atonomie et le bien-être qotidien de poplations vlnérabilisées, en raison d vieillissement, d handicap o de la maladie. Bien-être por tos L opération neocamps repose sr cette démarche interdisciplinaire qi vise à concevoir n camps drable, à partir d ne approche systémiqe. Cette exigence invite à la mise en œvre de procédres d innovation collaborative, qi pissent prendre en compte de manière réflexive la variété des besoins exprimés, mais assi tradire les aspirations a miex-être. La démarche vise assi à doper les capacités créatives de chacn, car les potentialités technologiqes des systèmes ambiants pevent ovrir des horizons noveax. Les premiers résltats de la MOF montrent qe celle-ci est reprodctible dans divers environnements organisationnels, tels qe neocamps. Marina CASULA, maître de conférences Sociologie - UT1 Capitole (laboratoire IDET-COM), Alice ROUYER, maître de conférences Géographie et aménagement - Université Jean-Jarès (LISST). s marina.casla@t-capitole.fr royer@niv-tlse2.fr ROUYER A., CASULA M., 2013, «Por ne méthodologie de l Objet Flo (MOF)» in MOJAHID, M., JOUFFRAIS, C. et ETCHEVERRY I., Actes d Workshop - Workshop Alzheimer, Approche plridisciplinaire. De la recherche cliniqe ax avancées technologiqes, 01-2013, pp. 59-74, ISBN 978-2-917490-25-9. Mai 2014 PAUL SABATIER 11
12 PAUL SABATIER Novembre 2013
Azzedine BOUSSEKSOU, él à l Académie des Sciences C est en côtoyant les ingéniers de l sine électriqe où travaillait son père q Azzedine Bossekso décovre à 14 ans l nivers de la science. Bien des années pls tard, il sort major de promotion d DEA de sciences des matériax à Nantes, et, en 1992, sotient sa thèse de doctorat à l niversité Paris 6. Recrté a CNRS l année sivante, il intègre le Laboratoire de chimie de coordination à Tolose. Ajord hi directer d laboratoire, il est également responsable de l éqipe «Matériax Moléclaires commtables» d LCC composée d ne vingtaine de cherchers et membre d gropement de recherche international (GDRI) «Matériax Moléclaires Mltifonctionnels» composé d ne vingtaine d éqipes de recherche françaises et japonaises de renommée internationale. Ses travax portent notamment sr la synthèse et l étde des composés moléclaires bistables, dont les propriétés physiqes pevent passer d n état à n atre sr commande. Son éqipe est à l origine d n novea domaine Distinctions de recherche overt a nivea international : la conception de nanostrctres gardant ler bistabilité lorsq elles sont intégrées dans des dispositifs électroniqes o photoniqes. De mltiples applications sont envisageables dans le domaine de la nanoélectroniqe, la nanophotoniqe et assi dans le domaine médical, car ces matériax sont pls petits qe le diamètre des veines des êtres vivants. Membre d Comité national d CNRS de 2000 à 2004, et pls récemment de 2012 à 2016, Azzedine Bossekso est l ater de pls de NOMINATIONS ET PRIX Azzedine Bossekso, directer de recherche CNRS a Laboratoire de Chimie de Coordination (LCC). CNRS / Cyril Frésillon bossekso@lcc-tolose.fr 210 articles à comité de lectre international, de 8 brevets dont 1 exploité, de pls de 61 conférences invitées dans des congrès internationax et de 18 encadrements de thèses de doctorats. Il est directer o coordinater de plsiers gropements, réseax et projets de recherche nationax et internationax. Texte préparé par Marie-Lare Piercci Philippe NEDELEC, Cristal d CNRS Passionné d aviation depis tojors, ce n est pas par hasard qe le breton Philippe Nédélec a choisi Tolose por intégrer ne école d ingénier en chimie. Li qi, petit, sohaitait devenir pilote de ligne, a p renoer avec sa passion des avions a travers de sa thèse a Laboratoire d aérologie portant sr le développement d instrments de mesre de polltion et de matériels embarqés sr avion. Philippe Nedelec, ingénier de recherche CNRS a Laboratoire d Aérologie (LA/OMP). Ph. Nédélec Jene docter en 1991, c est en tant qe consltant en lien avec son laboratoire d origine q il invente n dispositif permettant de connaître l impact des avions sr l atmosphère. Ce projet est mené en collaboration avec Airbs qi propose, afin de receillir les données, d éqiper ses avions de ligne de capters de polltion. Philippe Nédélec conçoit et développe n dispositif de prélèvement d air fixé sr le fselage et relié à n appareil d analyse des données placé dans la sote avioniqe, sos le cockpit. En 1998, il réintègre le Laboratoire d aérologie en tant q ingénier de recherche CNRS, et porsit ainsi ses travax d amélioration d dispositif et d adaptation ax novelles certifications. Les données receillies à 10 km d altitde par les avions des différentes compagnies aériennes partenaires d projet sont ensite traitées et mises à disposition de scientifiqes d monde entier, qi s appient sr ces résltats por étayer lers propres recherches. Philippe Nédélec mltiplie les partenariats académiqes et indstriels, en France et à l international. Passionné par son métier, il s investit dans totes les phases d projet, de la conception à la maintenance et ax relations avec les partenaires sans oblier les nombrex voyages à travers le monde, notamment por impliqer de novelles compagnies aériennes a receil des données. Texte préparé par Marie-Lare Piercci philippe.nedelec@aero.obs-mip.fr Le Cristal d CNRS, créé en 1992, distinge chaqe année des ingéniers, des techniciens et des administratifs. Il récompense celles et cex qi, par ler créativité, ler maîtrise techniqe et ler sens de l innovation, contribent ax côtés des cherchers à l avancée des savoirs et à l excellence de la recherche française. Seize laréats ont été désignés por l année 2014. Mai 2014 PAUL SABATIER 13
VIE DES LABOS Planète Terre Pls d ea por l agricltre d sd de l Inde Le changement climatiqe boleverse l agricltre dans le monde entier. A sd de l Inde, la cltre d riz dépend essentiellement des plies de la mosson qi alimentent les réserves d ea soterraine. Une éqipe de cherchers isss de trois laboratoires (1) associée à ne éqipe indienne et à des spécialistes français de la télédétection, a cherché à savoir comment ces réserves allaient évoler dans les décennies à venir. Sylvain Ferrant, d Cesbio nos présente les résltats de ces travax, pltôt rassrants. Sylvain Ferrant, post-doctorant a Centre d étdes spatiales de la biosphère (CESBIO/OMP). sylvain.ferrant@cesbio.cnes.fr Qelle est l origine de votre projet? Depis les années 1990, ne collaboration scientifiqe franco-indienne a été initiée par la cellle d Brea de recherches géologiqes et minières (BRGM) en Inde sr la qestion de la gestion des eax soterraines. En effet, d fait de l accroissement conséqent des srfaces irrigées, les niveax d ea dans les aqifères sont ajord hi très faibles et la ressorce est très sollicitée, ce qi entraîne des pénries récrrentes d ea dans ces régions. Porqoi ce territoire? C est ne région rrale, densément peplée (300 hab/km 2 ) où l agricltre vivrière (riz et légmes) repose presqe entièrement sr la disponibilité de l ea soterraine. Dans ces zones rrales pavres, il ne plet en effet qe pendant les mois de mosson. Tot le reste de l année, le système hydrologiqe est sec et le pompage de l ea soterraine devient alors indispensable à la prodction agricole. Qel était le bt de la collaboration? Coordonné par le BRGM, le projet ANR-SHIVA, qi s est terminé en jillet 2013, a e por objectif d évaler l effet des changements globax (climatiqes et hmains) sr la vlnérabilité des sages agricoles de l ea de cette région. Nos avons modélisé le cycle de l ea dans le bassin de la «Kdaliar rive r», sité à 50 km a nord de Hyderabad afin de mettre en place ne méthodologie de cartographie des sages de l ea et des indicaters socio-économiqes de vlnérabilité des agriclters. Comment fait-on por prévoir l avenir des réserves d ea? Une modélisation d cycle de l ea en milie agricole est n challenge : il fat povoir prendre en compte les sages de l ea locax a sein d n système natrel complexe, contraint par le climat, la géologie o le covert végétal. Dans ce contexte semi-aride, l enje majer a été de cartographier les volmes de pompages en estimant les srfaces irrigées par télédétection. Nos avons évalé la performance d n modèle agro-hydrologiqe tilisant les cartes de pompage et les données climatiqes actelles por reprodire les volmes d ea continentale menselles qi sont dérivées des mesres gravimétriqes d satellite GRACE (2). Enfin, nos avons p tester l impact sr les sages de l ea des projections climatiqes pbliées par le GIEC (3). Un dgwell, tro d ne dizaine de mètre cresé par les anciens por trover l ea. Les dgwells ont été remplacés par des borewell (tros forés avec n camion forer jsq à 50 o 100 mètres), qi ne sont pls en ea pisqe la profonder d nivea de l ea est ator de 20 mètres actellement. Qels résltats avez-vos obten? Les modélisations climatiqes d GIEC prédisent por cette région ne agmentation moyenne des précipitations ainsi q ne pls grande fréqence de conditions extrêmes sèches et hmides. L agmentation moyenne des précipitations entraîne ne croissance moyenne de la ressorce en ea sr le bassin. En revanche, avec le nombre de périodes de sécheresses, les pénries d ea déjà observées dans certaines zones seront pls importantes. Comment tirer profit de ces connaissances? Cette étde démontre qe por ne meillere élaboration des politiqes pbliqes de gestion de la ressorce. Il est en fait nécessaire et possible de prendre en compte les conditions locales, qe cela concerne la capacité des aqifères, les infrastrctres mises en place (retenes collinaires, canax d irrigation, etc.), les pratiqes d irrigation o la natre et la densité des cltres. (1) : Cesbio, Novelles ressorces en ea et économie (NRE, BRGM), Géosciences environnement Tolose (GET/OMP, IRD / CNRS / CNES / UPS) (2) : Gravity recovery and climate experiment (3) : Grope d experts intergovernemental sr l évoltion d climat Propos receillis par Nadine Aymon et Carine Desalty Sorce : Projected impacts of climate change on farmers extraction of grondwater from crystalline aqifer in Soth-India. Sylvain Ferrant, Yvan Caballero, et al., Scientific Reports 4, 3697, 15/01/2014. doi:10.1038/ srep03697. 14 PAUL SABATIER Mai 2014
Planète Terre Bom de la polltion de l air en Afriqe L agmentation de la poplation rbaine en Afriqe provoqe ne agmentation importante de la polltion atmosphériqe. Tel est le résltat de novelles cartes d émission réalisées par ne éqipe internationale (1), pilotée par le Laboratoire d aérologie. En absence de mesres de réglation, elle prédit qe d ici 2030, la contribtion des émissions de combstion anthropiqe de certains pollants sera proche des 50 % des émissions globales anthropiqes. Des détails avec Cathy Liosse, chercher a Laboratoire d aérologie. Émissions de carbone organiqe primaire par les combstions de fels fossiles et de biofels en tonnes de carbone par an, por le scénario de référence de l année 2030. Cathy Liosse, directrice de recherche CNRS a Laboratoire d aérologie. cathy.liosse@aero.obs-mip.fr Les émissions d espèces gazeses azotées et sofrées sont par contre prédominantes en Afriqe d Sd, ne importance à relier à l indstrie. Comment avez-vos procédé por estimer les valers des émissions en 2030? À partir des inventaires développés por 2005, nos avons estimé les émissions pollantes africaines en 2030 à partir de trois scénarios. Les dex premiers sont cex d modèle économiqe POLES, scénarios de référence décrivant soit n monde sans politiqe environnementale, soit n monde inclant les mesres d protocole de Kyoto. Nos avons constrit n troisième scénario inclant des rédctions d émissions spécifiqes à l Afriqe. Comment se pose la qestion de la polltion atmosphériqe en Afriqe? Jsq à présent, on connaissait srtot l importance de la polltion par les fex de savane en zones rrales. Mais nos programmes de recherche récents nos ont montré la détérioration de la qalité de l air dans les villes africaines. En Afriqe tropicale, désormais, la polltion atmosphériqe rbaine est liée ax sorces de combstion anthropiqe : le transport, les fex domestiqes, les indstries. C est n constat novea por les pays concernés et por la commnaté internationale. Cette qestion est n pe miex prise en compte en Afriqe d Sd avec différents réseax de qalité de l air et qelqes étdes sr le sjet. Comment avez-vos procédé por déterminer les sorces d émission en 2005? Nos nos sommes appyés sr des données diverses : qestionnaires de la consommation de fels somis ax atorités de différents pays, enqêtes de terrain, résltats de programmes de recherche tels qe AMMA (programme sr la mosson oest-africaine) et POLCA (programme sr la polltion des capitales africaines). Nos avons cherché à prendre en compte des sorces d émission de gaz et de particles particlièrement pollantes en Afriqe : les véhicles à dex roes tilisés dans certaines villes comme taxi, les vieilles voitres et les viex camions, la fabrication de charbon de bois por la cisine, etc. Et ces novelles valers sont-elles différentes de celles tilisées jsq à maintenant? Ces valers sont en effet très différentes en termes de bilan annel mais également en termes de type de sorces prises en compte. On pet dire q il existe en moyenne n facter 2 d écart entre les estimations passées et les nôtres. Existe-t-il des disparités régionales? Oi et cela dépend bien sûr des pollants. D après nos travax, c est en Afriqe de l Oest qe l on trove les émissions d espèces carbonées gazeses et particlaires les pls importantes, sivent celles d Afriqe d Sd et d Afriqe Centrale, les pls faibles étant en Afriqe d Nord. Ce classement montre l importance des émissions par les fex domestiqes. Comment voyez-vos l avenir? Ajord hi, l ensemble des sorces d émission anthropiqe en Afriqe représentent, selon les particles o les gaz considérés, entre 5 et 20 % de la polltion mondiale. En l absence de tote mesre de réglation efficace, le continent porrait contriber por 20 à 55 % des émissions globales anthropiqes des pollants gazex et particlaires à l horizon 2030. De manière générale, ces chiffres sont nettement a-desss des estimations données par les cadastres globax existants et sr lesqels s appient les modèles de changement climatiqe tilisés par le GIEC. Nos allons assi tiliser ces inventaires d émissions pollantes por miex évaler ler impact sr la santé des poplations rbaines d Afriqe. (1) : Laboratoire d aérologie ; niversité d Abidjan ; Laboratoire d économie d développement drable (Grenoble) et Université Pierre et Marie Crie (Paris). Propos receillis par Daniel Gédalia Liosse C., E. Assamoi, P. Criqi, C. Granier and R. Rosset,2014, African combstion emission explosive growth from 2005 to 2030, accepted in Environment Research Letters. Mai 2014 PAUL SABATIER 15
VIE DES LABOS Un agent de mort dans les cellles tmorales Santé La novelle thérapie anti-cancérese mise a point dans le laboratoire Réceptologie et ciblage thérapetiqe en cancérologie s inspire de la stratégie d cheval de Troie. Il s agit d introdire dans les cellles cancéreses des nanoparticles magnétiqes, pis d appliqer n champ magnétiqe qi les échaffe, et les te. Explications de Daniel Formy, directer d laboratoire. xxxxxx (De gache à droite) : Daniel Formy* (directer de recherche Inserm), Jlian Carrey# (maître de conférences INSA), Véroniqe Gigox* (chargée de recherche Inserm), Nicolas Hallali# (doctorant), Darine El Hajj Diab* (doctorante), Pascal Clerc* (ingénier d étde Inserm), Vincent Connord# (doctorant). * EA4552, éqipe d acceil de l Université Tolose III - Pal Sabatier, Réceptologie et ciblage thérapetiqe en cancérologie, dirigée par Daniel Formy. # Laboratoire de physiqe et chimie des nano-objets LPCNO, dirigé par Brno Chadret. Comment vos est vene l idée de cette stratégie? Les cellles tmorales srexpriment de nombreses protéines à ler srface. Parmi elles, il y a des récepters povant régler des effets biologiqes associés a développement d n cancer. En ciblant o en inactivant ces récepters, il est possible d inventer de novelles approches de diagnostic et de thérapie. Notamment, lorsq on les active par n agent pharmacologiqe, de nombrex récepters s internalisent dans les cellles. Ils pevent ensite soit retorner vers la membrane celllaire por y être rétilisés, soit être orientés vers les lysosomes por y être dégradés. Cette propriété d internalisation pet être avantagesement tilisée por amener n agent de mort dans les cellles tmorales. Dans notre cas, il s agit d ne nanoparticle magnétiqe ayant la capacité de s échaffer sos l effet d n champ magnétiqe. En qoi consiste cette stratégie de thérapie ciblée et qels avantages apporte-t-elle? Nos avons développé ne nano-plateforme florescente composée de nanoparticles d oxyde de fer hérissées de gastrine. La gastrine se lie natrellement a récepter CCK2, n récepter qi est sr-représenté à la srface de cellles tmorales. Nos espérions qe cette nano-plateforme se fixerait donc ax cellles tmorales, et qe cette liaison déclencherait l entrée des nanoparticles dans les cellles. En effet, la liaison et l internalisation des nanoparticles sont très spécifiqes et ont lie presqe exclsivement dans les cellles éqipées en récepters-cibles à ler srface. Les nanoparticles s accmlent ensite dans les lysosomes dont le rôle normal est de dégrader tos les composés celllaires défectex por assrer le bon fonctionnement de la cellle. Lorsqe l accmlation des nanoparticles dans les lysosomes était maximale, nos avons appliqé n champ magnétiqe alternatif à hate fréqence, dans le bt d indire ne élévation de ler températre, pis ne rptre des lysosomes. Dans ces conditions, 30% des cellles tmorales ayant accmlé des nanoparticles sont mortes, alors qe selement 3% des cellles déporves de nanoparticles merent. Dans la majorité des étdes jsq ici pbliées, ne telle spécificité d effet n avait pas été obtene. Comment comptez-vos améliorer cette stratégie? Avec 30% de cellles tmorales mortes, le premier objectif est d agmenter l efficacité d traitement. Ceci nécessitera de comprendre les mécanismes physiqes et celllaires impliqés et de déterminer a moyen de thermomètres s veroniqe.gigox@inserm.fr et jlian.carrey@insa-tolose.fr moléclaires si ne élévation de températre a lie à l échelle des lysosomes. Ces données nos amèneront à concevoir de novelles générations de nanoparticles pls efficaces. D atre part, les nanoparticles étant préves por s accmler dans les tmers, à distance de ler lie d injection intraveinese, elles devront être rendes frtives vis-à-vis d système immnitaire et éqipées de molécles les aidant à franchir les barrières natrelles afin d atteindre les tmers. De telles étdes d optimisation seront bien entend réalisées chez l animal. Propos receillis par Jean-François Arnal Targeting a G-Protein-Copled Receptor Overexpressed in Endocrine Tmors by Magnetic Nanoparticles To Indce Cell Death. Sanchez C et al., 2014, ACS Nano. À gache, ne présentation simplifiée montrant la stratégie de destrction des cellles cancéreses par nanothérapie sos champ magnétiqe ; à droite, ne image de microscopie confocale de cellles montrant les lysosomes (en roge) contenant les nanoparticles magnétiqes d oxyde de fer (en ble). 16 PAUL SABATIER Mai 2014
Sciences d vivant Qi règle le ballet d génome bactérien? Lors de la division celllaire, le matériel génétiqe des bactéries est dpliqé. Pis chaqe exemplaire d génome migre vers n point opposé de la cellle, qi pet alors se diviser. L étape de ségrégation s avère crciale por qe les dex cellles filles héritent d n je complet d matériel génétiqe de la mère. Jean-Yves Boet et son éqipe d Laboratoire de microbiologie et génétiqe moléclaires (LMGM) en démantèlent les mécanismes. Les membres de l éqipe «mécanismes de la ségrégation de l ADN bactérien» dirigée par J.-Y. Boet a Laboratoire de microbiologie et génétiqe moléclaire (de gache à droite) : Arore Sanchez (doctorante), Jean-Yves Boet (chargé de recherche CNRS), François Bodsocq (chargé de recherche CNRS), Franck Pasta (maître de conférences UPS), Jérôme Rech (assistant ingénier CNRS), Maya Sahli (ingéniere d étde CNRS). Le premier ater de l article Yoan Ah-Seng (photo en médaillon) est actellement enseignant à La Rénion. jean-yves.boet@ibcg.biotol.fr Ségrégation d plasmide F d Escherichia coli. A- Positionnement des plasmides dans le cytoplasme des bactéries observé en microscopie à florescence. Les foyers verts révèlent la position d plasmide dans les bactéries. La barre blanche correspond à 1μm. B- Visalisation d comportement dynamiqe de la protéine motrice dans la même bactérie a cort d temps. La florescence jane correspond ax protéines motrices SopA qi se déplacent de façon coordonnée dans le cytoplasme d E. coli. C- Cycle de l ATP avec la protéine SopA. Les ronds de différentes colers représentent les différents changements conformationnels de la protéine SopA dont certains sont activés par la protéine SopB, soit directement, soit en activant l hydrolyse de l ATP. Porqoi étdier la transmission d patrimoine héréditaire des bactéries? Contrairement ax ecaryotes, les bactéries ne possèdent pas d étapes définies a cors d cycle celllaire por la transmission de ler chromosome (le pls sovent niqe) et des plasmides. Nos cherchons donc à comprendre l organisation intracelllaire et le comportement de ces molécles d ADN qi ne sont pas sitées dans n compartiment celllaire dédié mais dont on sait qe le sccès de la transmission ax cellles filles dépend de l adoption de positionnements précis dans la cellle. Nos nos intéressons tot particlièrement a mécanisme de ségrégation d plasmide F d Escherichia coli. Il contient dex gènes et ne séqence centromériqe nécessaires et sffisants por assrer le processs ségrégation. Q avez-vos appris en analysant le comportement d n plasmide? Cette analyse nos permet d éclairer l ensemble des mécanismes impliqés dans la ségrégation d génome bactérien. En effet, il est très probable qe les facters impliqés por la ségrégation des plasmides soient assi présents sr les chromosomes et présentent n fort degré de conservation ; il s agit des protéines ParA et ParB axqelles s ajote ne séqence centromériqe pars. Qels mécanismes avez-vos mis en évidence? Le positionnement en des points précis de la cellle, médian o le devenant a moment de la division, est essentiel. On pet le voir en microcopie à florescence grâce a coplage des protéines ParA et ParB avec des marqers florescents. Ce qe nos avons montré, c est qe, chez des bactéries déficientes en protéine ParB la ségrégation d plasmide se fait mal. En revanche, et c est le point clé de ce travail, la relocalisation dynamiqe de la protéine ParA dans le cytoplasme n est pas altérée. Por la première fois, nos mettons en évidence n décoplage entre les activités de positionnement et de séparation des plasmides. Qelles sont les prochaines étapes dans cette étde? Nos volons comprendre les modalités propres de la relocalisation intracelllaire de ParA. Nos analysons por cela des mtants ssceptibles d altérer son comportement dynamiqe tot en conservant les atres fonctions essentielles, et nos tilisons des analyses de microscopie à très hate résoltion afin de décrire la localisation de chacne des protéines impliqées a nivea de la molécle isolée. Propos receillis par Patrick Calvas Defining the Role of ATP Hydrolysis in Mitotic Segregation of Bacterial Plasmids. Y Ah-Seng, J. Rech, D. Lane, J.-Y. Boet. 2013. PLOS Genetics ; 9 : e1003956. Mai 2014 PAUL SABATIER 17
VIE DES LABOS Sciences d vivant Les vies mltiples d récepter ax œstrogènes Les œstrogènes ne remplissent pas q ne fonction d hormones sexelles féminines. Le récepter aqel ils se lient joe assi n rôle dans l expression génétiqe, comme le révèle Françoise Lenfant, et dans bien d atres domaines... (De gache à droite) : Jean-François Arnal (professer-ph UPS), Marine Adlanmerini, (doctorante), Fréderic Bodo (technicien Inserm), Arélie Fabre (post-doctorante), Françoise Lenfant (directrice de recherche Inserm), tos membres de l Institt des maladies métaboliqes et cardiovasclaires (I2MC). Porqoi vos intéressez-vos a récepter des œstrogènes? Ce récepter intéresse e pls en pls la commnaté scientifiqe en raison de son implication dans la physiologie de la reprodction, mais assi dans le fonctionnement de nombrex tisss comme l os et enfin dans le cancer d sein. Plsiers sccès médicax décolent soit de son activation, comme dans la contraception orale o la prévention de l ostéoporose après la ménopase, soit de son inhibition dans le cancer d sein. Le récepter des œstrogènes a été caractérisé dans les années 80 comme ne clé de l expression de certains gènes. Il a permis de décrypter les étapes de la transcription de l ADN en ARN messager a nivea d noya des cellles. Les actions d récepter des œstrogènes se limitent-ils ax effets dans le noya? Non, et il y a déjà plsiers décennies qe plsiers gropes de recherche ont montré qe les œstrogènes pevent indire très rapidement des signax a nivea de la membrane des cellles. Pls récemment, il a été montré qe ces effets favorisent la dilatation des vaisseax o encore la migration de cellles en cltre. Mais le rôle physiologiqe de ces effets demerait inconn. Qelle démarche vos a permis d en approcher le rôle? Grâce à ne collaboration de longe date avec l éqipe d professer Pierre Chambon à Strasborg, nos avons entrepris ne démarche consistant à modifier la strctre d récepter chez la soris. Nos avions ainsi obten la preve qe la sppression des effets ncléaires laissait persister certains effets vasclaires. Ceci a assi été confirmé par des collèges américains qi ont tilisé ne approche pharmacologiqe. Nos avons donc décidé de mter n acide aminé potentiellement responsable de l adressage d récepter des œstrogènes à la membrane, sr la base de travax réalisés par des collèges italiens à Rome. Les soris mtées conservent ne réponse normale de l térs, tandis qe les effets francoise.lenfant@inserm.fr des œstrogènes sr les vaisseax sont abolis. De pls, ces soris sont infertiles, démontrant tote l importance de la localisation membranaire d récepter. Les conséqences de la localisation membranaire d récepter sont-elles totes perçes? Loin de là, car cette décoverte ovre n novea champ de recherche. Par exemple on évoqe, depis ne qinzaine d années, l effet de pollants «pertrbaters endocriniens» comme des facters d accroissement de l hypofertilité mascline sans en comprendre les mécanismes intimes. La participation de récepters localisés a nivea de la membrane celllaire mériterait d être prise en compte dans ces effets. E2 ER P Src PI3K Akt Palm C451 ER Cavéoline E2 ER enos Effets membranaires Fertilité Effets vasclaires de l E2 Dissection des effets membranaires et ncléaires d récepter oestrogéniqe in vivo. Le récepter membranaire forme ne véritable plateforme de signalisation. Qelles leçons pet-on tirer de cette démonstration? Tot d abord q n récepter ncléaire pet assi avoir d importantes fonctions extra-ncléaires, et qe l organisme l tilise de manière variée, en fonction des tisss et des circonstances. Il nos fat maintenant comprendre ces différents rôles d récepter des œstrogènes à différents âges de la vie, mais assi dans la croissance et le sivi des cellles de cancer d sein afin d en optimiser la modlation de manière personnalisée. E2 E2 P ER ER CoA CoA A ER Hsp9 0 Effets ncléaires Fertilité Prolifération térine sos E2 Propos receillis par Patrick Calvas Mtation of the palmitoylation site of estrogen receptor in vivo reveals tisse-specific roles for membrane verss nclear actions. M. Adlanmerini et al., 2013, PNAS : E283 E290. 18 PAUL SABATIER Mai 2014
Sciences d vivant Dans les secrets de la symbiose Le génome d pls ancien champignon symbiotiqe des plantes a été séqencé et décrypté par n consortim international (1), coordonné par le Laboratoire de recherches en sciences végétales (LRSV) de Tolose. Ce travail va faciliter l tilisation de cette symbiose en agroécologie, selon Christophe Rox, d LRSV. Racines en association symbiotiqe avec le champignon Rhizophags irreglaris. Le mycélim extraracinaire forme des grappes de spores. ( G. Bécard / LRSV) Christophe Rox, professer UPS et Mathilde Malbreil, doctorante. rox@lrsv.ps-tlse.fr Q est-ce q n champignon symbiotiqe des plantes? Il existe de nombreses associations symbiotiqes entre plantes et champignons. Le champignon forme n résea mycélien très dense à l extérier des racines, explorant le sol et y pisant ea et sels minérax. Le champignon transfère ces éléments minérax à la plante, et obtient en contrepartie d glcose. Ces champignons sont en effet totalement dépendants d ne plante hôte por se développer. Celle qe nos étdions est la symbiose mycorhizienne à arbscles. C est ne association très ancienne entre les champignons et les premiers végétax terrestres: des strctres similaires à celles de certains champignons actels, les Gloméromycètes, ont été observées dans des copes d échantillons fossilisés âgés de 400 millions d années. Les évoltionnistes estiment qe cette symbiose arait permis ax végétax de coloniser le milie terrestre en favorisant le développement des racines. Vos travax se sont portés sr Rhizophags irreglaris. Povezvos nos décrire ce champignon? Cette espèce est très répande dans les sols : si vos prélevez les racines d ne espèce herbacée dans n pré, vos arez de grandes chances de collecter Rhizophags irreglaris. L tilisation de Rhizophags irreglaris en tant qe modèle d étde de la symbiose mycorhizienne tient ax travax précrsers de Gillame Bécard qi ont permis de propager in vitro cette espèce en l associant à des cltres racinaires. Il a ainsi été possible de prodire sffisamment de matériel biologiqe por séqencer son génome. Qelles informations tirez-vos d décryptage d génome de Rhizophags irreglaris? Ce génome a la particlarité d être de très grande taille parmi les génomes fongiqes. Il compte 150 millions de paires de bases, soit pls de 10 fois pls qe le génome de la levre de bolanger. L analyse d cataloge de gènes apporte des informations novelles sr les mécanismes génétiqes réglant à la mise en place de la symbiose. Ainsi ce champignon a perd totes les enzymes permettant de dégrader la lignine et la celllose. Il est ainsi très pe agressif por son hôte en ne dégradant pas ses parois. Incapable de dégrader les débris végétax accmlés dans le sol por en récpérer des éléments carbonés, il est totalement dépendant de sa plante-hôte por sbvenir à ses besoins en scres et en énergie. Il possède également n répertoire exceptionnel de gènes de signalisation celllaire et ne très large batterie de gènes codant por des peptides secrétés li permettant de pirater les mécanismes de défense des cellles hôtes. La réglation de ces réseax de gènes est actellement en cors d analyse dans notre éqipe por décrire la physiologie symbiotiqe. En qoi cette décoverte pet-elle faire progresser les connaissances en agroécologie? La symbiose mycorhizienne à arbscle porrait être tilisée en tant qe «engrais vert». Comme cité précédemment, ces champignons fornissent ax plantes d phosphore et de l ea. Le phosphore est présent dans les sols, mais pe mobile, donc difficilement assimilable par les racines des plantes. Le phosphore est avec l azote et le potassim n des composés présents dans les engrais. Or la mise en place de cette symbiose est réglée par les échanges phosphore/ carbone entre les dex partenaires. L ajot de grande qantité de phosphates libres dans le sol va rompre les échanges : la plante perd son symbionte fongiqe. Ajord hi nos sohaitons identifier des marqers fongiqes d efficacité symbiotiqe. Ils permettront de sélectionner des soches fongiqes adaptées ax pratiqes agronomiqes, tornant ainsi le dos ax pratiqes d «tot engrais». (1) : les niversités de Lorraine, Tolose III Pal Sabatier et d Aix-Marseille, le Joint Genome Institte (JGI) et l Oak Ridge National Laboratory (ORNL) d Département de l énergie américain Propos receillis par Christine Ferran Emilie Tisserant, Mathilde Malbreil et al. (2013). Genome of an arbsclar mycorrhizal fngs provides insight into the oldest plant symbiosis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(50), 20117-20122. Mai 2014 PAUL SABATIER 19
VIE DES LABOS Sciences de l Univers La planète Mars a-t-elle été n jor «habitable»? Il y a 3,5 milliards d années, l environnement de Mars était-il propice a développement de la vie? C est ne des qestions qi motivent l exploration de Mars a moyen d rover Criosity. Les scientifiqes recherchent les traces de molécles organiqes qi, sr notre Terre, sont à l origine de la vie. Pierre-Yves Meslin, chercher à l Institt de recherche en astrophysiqe et planétologie (IRAP) nos parle de lers dernières décovertes. Pierre-Yves Meslin, maître de conférences UPS, Institt de recherche en astrophysiqe et planétologie (IRAP/OMP). pierre-yves.meslin@irap.omp.e Q avez-vos trové dans le sol martien? À 500 m d site d atterrissage, le rover Criosity a exploré ne région appelée «Yellowknife Bay», a centre d «Gale Crater». Grâce à n forage jsq à 6,4 cm de profonder, on a prélevé des échantillons de roches qe l instrment CheMin a analysés par diffraction de rayons X. On a trové là des roches sédimentaires à grains très fins qi araient p être déposées dans des conditions de type lacstre. Ler analyse chimiqe, minéralogiqe et stratigraphiqe révèle en effet q elles ont été formées sr place, et pas transportées en ce lie par les vents. Ces roches sédimentaires, dont on ne voit qe les afflerements, sont constitées d argiles de type saponite, résltant de l altération de roches basaltiqes, riches en magnésim et en fer. Ler formation à partir de l olivine, minéral de base des basaltes, a nécessité n contact prolongé avec de l ea liqide dans des conditions de faible acidité. Qels atres indices chimiqes avez-vos récolté? La pyrolyse des échantillons minérax prélevés, sivie de l analyse par spectrométrie de masse des gaz qi s échappent en fonction de la températre de chaffage, a permis de détecter d gaz carboniqe, de l ea, de l oxygène, mais assi des hydrocarbres chlorés, de l hydrogène slfré, d dioxyde de sofre et de l acide chlorhydriqe. L analyse de la températre d évoltion des gaz révèle de l ea faiblement liée résltant de la déshydratation de minérax (tels qe la basanite, des hydroxydes de fer, des phases amorphes hydratées), évacée à basse températre, et de l ea pls fortement liée, évacée à pls hate températre, et résltant de la déshydroxylation des argiles. Par pyrolyse, on trove assi d carbone, sos forme de composés organiqes o de carbonates, q on ne détecte totefois pas en analyse par diffraction X en raison de ler faible qantité. Ces conditions étaient-elles propices à la vie? Les observations rassemblées sont compatibles avec n environnement caractérisé par ne faible acidité (ph netres à légèrement alcalins). Par aillers, on retrove pe de slfates o de chlorres dans ces roches sédimentaires, ce qi sggère n faible nivea de salinité et l absence de contexte évaporitiqe. En d atres termes, il ne s agissait donc pas d n lac salé, et les faibles activités de l ea indites par ne salinité forte sont connes por être des freins a développement de la physiologie celllaire. De ce point de ve, les conditions étaient donc pltôt clémentes. Sachant qe les micro-organismes pevent tirer ler énergie de réactions impliqant des coples redox, elles araient p trover n environnement favorable, pisq y sont intimement rénies des espèces chimiqes présentant différents niveax d oxydation, ce qi est le cas por le fer et le sofre, notamment. On trove également des éléments chimiqes qi pevent servir de ntriments, tels qe l azote et le phosphore. D après l épaisser minimale des dépôts observés, et en spposant des tax de sédimentation réalistes ayant condit à ler formation, on estime qe les conditions favorables à ne vie primitive ont p perdrer dans cet environnement pendant a moins qelqes centaines à qelqes dizaines de milliers d années. Ces roches sédimentaires ont-elles sbi d atres altérations? Une seconde phase d altération a par la site donné lie à des fractrations faisant apparaître dans ces roches sédimentaires des veines claires, des rides en relief et des nodles. Les analyses par ChemCam révèlent respectivement des compositions de type slfate de calcim (comme le gypse) et des enrichissements en magnésim et chlore. Ainsi, la géochimie de ce site révèle ne histoire complexe depis le dépôt des sédiments jsq à ler modification par des flides pendant ler enfoissement. Propos receillis par Gy Lavigne Panorama de la région Yellowknife Bay explorée par le rover Criosity. NASA/JPL-Caltech/MSSS J. P. Grotzinger et al. A Habitable Flvio- Lacstrine Environment at Yellowknife Bay, Gale Crater, Mars, Science 24 Janary 2014: Vol. 343 no. 6169 DOI: 10.1126/science.1242777, et 3 atres articles dans la même reve. 20 PAUL SABATIER Mai 2014