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Médaille de l’innovation: le palmarès 2017
Raphaèle Herbin, des mathématiques à la sûreté nucléaire
Pousser plus loin la compréhension du monde en résolvant des équations mathématiques complexes, voilà ce qui passionne Raphaèle Herbin. Mais, pour cette scientifique, directrice de l’Institut de mathématiques de Marseille1, créer des passerelles avec d’autres disciplines est aussi vital que la résolution de ces équations. Spécialiste de l’analyse numérique des équations aux dérivées partielles, Raphaèle Herbin développe des algorithmes de modélisation et de simulation numérique aux nombreuses retombées technologiques et sociales.
« Les mathématiques constituent un langage universel, se réjouit la chercheuse. Grâce à elles, il est possible de travailler avec des biologistes, des chimistes, des ingénieurs ou des mécaniciens. À chaque fois, on apprend de nouvelles choses et j’adore ça. »
C’est ainsi que dans ses jeunes années de chercheuse à l’École polytechnique fédérale de Lausanne, elle travaille avec des collègues ingénieurs et chimistes sur la simulation numérique de piles au gaz naturel. Puis, à l’université de Chambéry, elle contribue à l’élaboration d’une théorie mathématique de la méthode des volumes finis. Arrivée à Marseille au Laboratoire d’analyse topologie et probabilités2, elle collabore avec des biologistes sur la mise au point de méthodes numériques pour la résolution d’équations de diffusion en lien avec la photosynthèse, et avec le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) sur les équations de la neutronique. Récemment, c’est avec l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) qu’elle développe une nouvelle classe d’algorithmes de simulation numérique, adaptés à la mécanique des fluides et destinés à des applications industrielles.
« Pour ce projet, nous avons utilisé une méthode originale pour la résolution des équations de Navier-Stokes et d’Euler compressibles, qui décrivent le mouvement d’un fluide, explique la chercheuse. Nous avons abouti à de nouveaux solveurs de volumes finis à mailles décalées, capables de traiter toute la gamme des écoulements fluides – compressibles et incompressibles – rencontrés dans les études de sûreté relatives aux centrales nucléaires. »
Un véritable tour de force mathématique. Les solveurs apportent en effet des réponses sur le comportement de l’enceinte du réacteur lors d’un éventuel accident nucléaire, par exemple sa résistance à une déflagration. Ils contribuent ainsi à vérifier le dimensionnement des centrales vis-à-vis des risques technologiques. Les algorithmes développés sont aujourd’hui à la base du logiciel CALIF3S de l’IRSN, utilisé pour des calculs de sûreté nucléaire.
Mais la mathématicienne n’entend pas en rester là, car « la recherche ouvre sur plus d’inconnu et attise la soif de connaissance. » Déjà, d’autres systèmes complexes d’écoulements fluides modélisant des phénomènes à fort impact environnemental ou industriel sont à l’étude.
Raphaèle Herbin, des mathématiques à la sûreté... par CNRS
Cliquez pour en savoir plus sur Raphaèle HerbinFermerRaphaèle Herbin, 56 ans, est la directrice de l’Institut de mathématiques de Marseille. Depuis 1995, elle est professeure à l’université d’Aix-Marseille. De 1991 à 1995, elle a été maître de conférences à l’université de Chambéry, de 1987 à 1990, collaboratrice scientifique à l’École polytechnique fédérale de Lausanne (Suisse) et Suisse) et de 1987 à 1988, chercheuse à IBM New York. Elle est diplômée de l’École nationale des travaux publics de l’État de Lyon (1983) et titulaire d’un DEA de mathématiques appliquées, d’un doctorat en approximation numérique des solutions d’inéquation variationnelle (1986) et d’une habilitation à diriger des recherches (1994). Elle est l’auteure d’une cinquantaine de publications et coauteure de trois ouvrages de référence en analyse et analyse numérique.
Jean-Pierre Nozières, virtuose de la spintronique
Incarnant la synthèse entre recherche fondamentale et application immédiate, Jean-Pierre Nozières est aujourd’hui un entrepreneur accompli. Ce physicien de formation est le fondateur du laboratoire Spintec3 et de quatre start-up, dont les deux dernières ont moins d’un an.
Pourtant, rien ne le prédestinait à une telle carrière. C’est par le hasard d’une rencontre qu’il entre dans le milieu de la recherche en 1987. Au sein du laboratoire Louis-Néel4, il réalise une thèse sur le développement d’un procédé de fabrication d’aimants permanents à haute performance, en collaboration avec une PME de Savoie. Il rejoint ensuite le centre de recherches d’IBM à San José (États-Unis), puis l’entreprise Applied Magnetics à Santa Barbara – « ma première expérience du champ de bataille qu’est la production en volume » – où il travaille sur les têtes de lecture magnéto-résistives pour les disques durs d’ordinateurs. Revenu en France au laboratoire Louis-Néel, il conduit des recherches sur l’enregistrement magnétique et le nanomagnétisme, puis s’oriente vers les mémoires magnétiques à accès aléatoire (MRAM).
Début 2000, il fait un constat déterminant : « Alors qu’une grande majorité des découvertes en spintronique provenait de chercheurs français, aucun des bénéfices industriels n’était réalisé sur le territoire. » Qu’à cela ne tienne : avec Bernard Dieny du CEA Grenoble, Jean-Pierre Nozières décide de fonder, en 2002, le laboratoire Spintec, dont il prend la direction. « L’idée était de réunir au sein du même laboratoire, de façon encore assez inédite en France, des chercheurs académiques, des technologues et des ingénieurs de l’industrie, pour créer des passerelles et accélérer le transfert technologique. » Très rapidement naît une première start-up, Crocus Technology, pour industrialiser la technologie MRAM alors développée au laboratoire. Jean-Pierre Nozières rejoint l’entreprise et en accompagne le développement pendant cinq ans, avant de reprendre la direction de Spintec en 2011.
Mais celui qui se définit volontiers comme un « essuie-glace, oscillant entre public et privé » n’en reste pas là. En 2014, il fonde sa seconde jeune pousse, eVaderis, avec une équipe de jeunes ingénieurs. La start-up conçoit des blocs de mémoire et des circuits à ultra-basse consommation pour l’Internet des objets. Suit, fin 2016, Antaïos, qu’il crée avec Gilles Gaudin, chercheur à Spintec, et qui développe une technologie de MRAM ultrarapides pour les processeurs de calcul. Et enfin Hprobe, une société créée en 2017 avec Laurent Lebrun, ancien chef d’entreprise, en vue d’offrir un équipement de contrôle en ligne pour la fabrication des MRAM.
« Chaque création de start-up part d’une idée, d’une vision. Le challenge consiste ensuite à la pousser plus loin, à convaincre les autres – parfois les inventeurs eux-mêmes – de son bien-fondé et à la faire aboutir. C’est très motivant. Créer de l’emploi est aussi gratifiant. »
Aujourd’hui, cet ancien chercheur a quitté la paillasse. Il assure la direction d’Antaïos, préside le conseil d’administration de Hprobe et prête son conseil scientifique à eVaderis. « Comme un parent avec ses enfants, je souhaite que ces start-up croissent, s’enracinent dans le paysage et vivent une belle et longue vie. Avant, peut-être, la prochaine aventure ! »
Jean-Pierre Nozières, virtuose de la spintronique par CNRS
Cliquez pour en savoir plus sur Jean-Pierre NozièresFermerJean-Pierre Nozières, 54 ans, est cofondateur du laboratoire Spintronique et technologie des composants (Spintec), qu’il a dirigé durant 10 ans. Il est le fondateur de quatre start-up : Crocus Technology (2004), eVaderis (2014), Antaïos (2016) et Hprobe (2017). Il est lauréat du grand prix du 18e Concours national d’aide à la création d’entreprises de technologies innovantes i-LAB 2016. Entré au CNRS en 1992, il est l’inventeur de 25 innovations brevetées, la plupart licenciées aux sociétés qu’il a créées, et l’auteur de plus de 100 publications scientifiques. Il est titulaire d’un diplôme d’ingénieur de Grenoble INP et d’un doctorat de physique de l’université de Grenoble.
Jean-Marie Tarascon, de l’énergie au service du durable
De l’intuition, Jean-Marie Tarascon n’en manque pas. Pionnier des batteries lithium-ion, cet innovateur s’ingénie à résoudre l’un des plus épineux défis technologiques : inventer de nouvelles solutions de stockage de l’énergie, plus performantes, sécuritaires et écologiques, afin de mieux gérer les ressources en énergie de la planète. Directeur du laboratoire Chimie du solide et de l’énergie5, il est à l’origine de nombreuses avancées dans la compréhension des mécanismes réactionnels du lithium, de la synthèse de nouveaux matériaux d’électrodes et d’électrolytes, et du développement de nouvelles configurations de batteries.
Tout démarre aux États-Unis, en 1983, quand le jeune chercheur intègre les Bell Labs (New Jersey) après sa thèse. Très vite, il rejoint Bellcore, la succursale dédiée aux télécommunications. Pendant sept ans, il mène des travaux de recherche fondamentale sur le domaine ultra-compétitif des supraconducteurs à haute température. Mais en 1989, le séisme de Loma Prieta, en Californie, vient changer la donne. « La catastrophe a montré les insuffisances des accumulateurs au plomb utilisés dans les télécommunications. Au lieu des huit heures d’autonomie annoncées, ces batteries n’ont duré qu’une heure. Un vrai problème en situation d’urgence. »
Bellcore décide alors de réorienter ses recherches et, du jour au lendemain, Jean-Marie Tarascon prend la tête d’un groupe dédié au stockage de l’énergie. Il se convertit au stockage électrochimique et explore des voies inédites autour des batteries au lithium. En quatre ans, l’équipe met au point les premières batteries plastiques lithium-ion. En 1995, le chercheur rentre en France et prend la direction du Laboratoire de réactivité et chimie du solide6, à Amiens. Sous son impulsion, le laboratoire, expert dans les matériaux, ouvre ses recherches à l’électrochimie des solides.
Avec le développement durable, Jean-Marie Tarascon s’intéresse depuis quelques années aux batteries sodium-ion, qui utilisent le sodium, un des éléments les plus abondants sur Terre, comme alternative au lithium. Et comme « les innovations ne peuvent émerger que de discussions et de collaborations », il crée en 2011 le RS2E7. Ce réseau réunit dix-sept laboratoires académiques, trois centres de recherche en technologies industrielles et de nombreux industriels, « afin de passer, avec la meilleure synergie possible et en un temps record, d’une idée à un produit. » Le RS2E est ainsi à l’origine de la première batterie sodium-ion 18650, aux performances identiques à celles des premières cellules lithium-ion, mais au coût nettement inférieur. « La technologie est désormais prête à sortir du laboratoire : la start-up Tiamat sera créée courant 2017. »
Le prolifique chercheur, qui exerce aujourd’hui de nombreuses fonctions, conserve le même goût pour la découverte et le partage du savoir qu’à ses débuts. « Ce que je préfère, c’est être dans mon laboratoire et faire des manips avec de jeunes chercheurs. Et, comme un enfant, espérer en obtenir un résultat. »
Jean-Marie Tarascon, de l’énergie au service du... par CNRS
Cliquez pour en savoir plus sur Jean-Marie TarasconFermerJean-Marie Tarascon, 63 ans, est professeur au Collège de France et directeur du laboratoire Chimie du solide et de l’énergie. Il a été le directeur du Laboratoire de réactivité et chimie du solide de 1995 à 2014. Il est lauréat de nombreuses récompenses, dont le Japan materials NIMS award (2010), le prix ENI (2011) et le Centenary Prize de la Royal Society of Chemistry (2015). Il est membre permanent de l’Académie des sciences depuis 2004, membre étranger de la Royal Society depuis 2014 et a été fait chevalier de la Légion d’honneur en 2009. Il est l’inventeur de plus de 85 innovations brevetées et l’auteur de près de 700 publications. Diplômé de l’École supérieure de chimie de Bordeaux, il est titulaire d’un doctorat de chimie de l’université de Bordeaux.
Jamal Tazi, des molécules contre les virus
« Le choix de ma spécialité ? Il s’est fait à la fin des années 1970, à la lecture d’un article de vulgarisation scientifique postulant qu’on pouvait manipuler à volonté nos gènes. » Quelques années plus tard, devenu spécialiste de génomique fonctionnelle, Jamal Tazi fera des découvertes majeures dans le domaine de l’épissage alternatif des ARN8, un mécanisme qui, par le jeu d’éliminations combinatoires, génère plusieurs types d’ARN messagers et plusieurs protéines à partir d’un même gène. L’objectif de ces recherches : développer de nouveaux traitements antiviraux.
Étant à cette époque un jeune étudiant en biologie générale à l’université de Rabat (Maroc), Jamal Tazi part donc pour Montpellier, où il effectue un DEA puis une thèse de biochimie et biologie moléculaire sous la direction de Philippe Jeanteur9. Jeune chercheur, il se lance dans la compétition autour de la compréhension des mécanismes moléculaires et cellulaires régissant l’expression des gènes. Il contribue à des avancées majeures dans un domaine novateur : l’épissage des ARN « pré-messagers ». Il identifie et caractérise les facteurs responsables de l’excision de certains morceaux – les introns – de ces ARN produits lors de la transcription des gènes, pour générer des ARN messagers, traduits en protéines.
À la fin des années 1980, Jamal Tazi prend la direction de Vienne, en Autriche, où il intègre l’Institut de pathologie moléculaire. Pendant deux ans, il étudie la structure de la chromatine – la structure de l’ADN10 dans le noyau des cellules, associé à des protéines – et notamment celle, active, favorable à l’expression des gènes. Il fonde les prémisses de l’épigénétique. Le scientifique revient ensuite en France et à ses anciennes amours. Au sein de l’Institut de génétique moléculaire de Montpellier11, où il exerce encore aujourd’hui, il met en lumière l’épissage alternatif des ARN.
L’année 2002 marque un tournant : il s’associe aux chimistes de l’Institut Curie pour identifier des molécules chimiques capables de bloquer ce processus. Il s’intéresse aux virus, qui utilisent l’épissage alternatif pour se répliquer, et cherche à développer de nouveaux médicaments pour le traitement de maladies virales. « Les molécules testées ne ciblent pas le virus en lui-même mais la machinerie cellulaire, et empêchent le virus de se multiplier. »
Pour aller plus loin, il fonde la société Splicos, puis le laboratoire coopératif Splicos Therapeutics, devenus depuis Abivax et Abivax Therapeutics12. « Nous avons ainsi pu développer une nouvelle chimiothèque et réaliser la preuve de concept. Certaines molécules ont passé avec succès les études précliniques et sont actuellement testées chez l’homme. » C’est le cas d’ABX464, un candidat médicament contre le virus du sida, qui renforce le contrôle qualité des ARN cellulaires. « La molécule induit une baisse de charge virale et une quasi-absence de rebond après arrêt de la trithérapie chez une souris humanisée et infectée par le virus. »
Car ce chercheur multifacette a pour objectif d’apporter des solutions thérapeutiques durables : « Au sein d’Abivax Therapeutics, nous déployons tous nos efforts pour maintenir une recherche fondamentale et appliquée de haut niveau et développer des antiviraux contre d’autres virus, comme zika, celui du chikungunya ou de la dengue. »
Jamal Tazi, des molécules contre les virus par CNRS
Cliquez pour en savoir plus sur Jamal TaziFermerJamal Tazi, 57 ans, dirige depuis 1996 l’équipe de recherche Métabolisme des ARN au sein de l’Institut de génétique moléculaire de Montpellier. Il est professeur à l’université de Montpellier depuis 2005. De 2010 à 2015, il a été membre senior de l’Institut universitaire de France. Il est le fondateur de la société de biotechnologie Splicos (2008) – Abivax depuis 2013 – et du laboratoire coopératif Splicos Therapeutics (2009) – aujourd’hui Abivax Therapeutics – qu’il dirige. Il est l’inventeur de 21 innovations brevetées et l’auteur de plus de 90 publications. Il est lauréat du prix de l’Académie des sciences (1999), du prix de l’Académie de médecine (2006) et du prix ARRI du rayonnement français (2009).
- 1. Unité CNRS/École centrale de Marseille/Université d’Aix-Marseille.
- 2. Devenu en 2014 l’Institut de mathématiques de Marseille (CNRS/École Centrale Marseille/Aix-Marseille Université).
- 3. Spintronique et technologie des composants (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes).
- 4. Devenu depuis l’Institut Néel (CNRS).
- 5. Unité CNRS/Collège de France/Université Pierre-et-Marie-Curie.
- 6. Unité CNRS/Univ. Picardie Jules-Verne.
- 7. Réseau pour le stockage électrochimique de l’énergie.
- 8. Acide ribonucléique.
- 9. Au Centre Paul-Lamarque de Montpellier (devenu depuis l’Institut du cancer de Montpellier).
- 10. Acide désoxyribonucléique.
- 11. CNRS/Université de Montpellier.
- 12. CNRS/Université de Montpellier/Abivax.
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Auteur
Véronique Meder est chargée de communication au sein de la Direction de la communication du CNRS.
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