Projets émergents

Les fluorophores organiques proche-infrarouge (NIR) sont des outils de choix en biodétection/bioimagerie. En effet, leurs propriétés optiques dans la « fenêtre thérapeutique » (700-900 nm) permettent de limiter l’absorption/diffusion de la lumière par les matrices biologiques ainsi que les dommages faits aux échantillons, et donc d’obtenir un rendu optimal en termes de rapport signal/bruit et donc de sensibilité. En dépit de nombreux travaux portant sur ces molécules organiques photoactives, leurs synthèses et certaines de leurs caractéristiques restent à optimiser : (photo)stabilité, biocompatibilité et réactivité fluorogénique,
pour envisager leur utilisation dans des applications high-tech. Ce projet a pour but d’explorer une nouvelle famille de fluorophores NIR à propriétés modulables et dérivés d’hybrides BactérioChlorine-DPP (BC-DPP) non décrits dans la littérature. Notre idée directrice est de tirer parti des propriétés avantageuses des chlorines
naturelles (forte absorption/émission dans la fenêtre thérapeutique et biocompatibilité supposée) et de pallier à leurs insuffisances en les fusionnant à des unités DPP facilement fonctionnalisables, et ce sans recourir aux synthèses de novo laborieuses requises pour la préparation des dérivés porphyriniques. Pour
réaliser cela, nous allons explorer trois stratégies distinctes de « fusion structurale » conduisant à l’association covalente efficace des deux unités BC et DPP en bénéficiant de la facilité de synthèse, de la modularité et des propriétés exceptionnelles du coeur DPP. Pour mettre en lumière les performances de ces nouveaux fluorophores NIR, leur potentiel sera étudié dans le contexte du diagnostic microbiologique. Des sondes fluorogéniques de type « OFF-ON » adaptées à la détection en temps réel d’enzymes microbiennes au sein de bactéries pathogènes et de levures seront préparées à partir des meilleurs fluorophores. Les avantages potentiels de ces substrats enzymatiques non conventionnels pour l’identification et la caractérisation phénotypique des bactéries seront évalués.

Coordinateur :
Anthony ROMIEU
anthony.romieu@u-bourgogne.fr
ICMUB – UMR 6302 uB / CNRS

Les biens et les services que la biodiversité fournit aux sociétés humaines dépendent des espèces qui interagissent au sein de systèmes complexes qui constituent la biodiversité. L’anthropisation des habitats est la première source d’érosion de la biodiversité dans la mesure où elle est responsable du déclin et de l’extinction de nombreuse s espèces. Cependant, il reste beaucoup à comprendre sur la manière dont les modifications des habitats affectent la structure et le fonctionnement des communautés d’espèces en interaction, et ceci malgré l’importance du lien établi entre les propriétés de ces réseaux écologiques et la stabilité des écosystèmes. En utilisant un cadre conceptuel et méthodologique unifié, basé sur la théorie des graphes et les analyses de réseaux, ce projet ambitionne de mieux comprendre comment la destructionet la fragmentation de la forêt tropicale perturbent la structure et le fonctionnement des interactions antagonistes hôtes parasites, en utilisant les oiseaux et leurs parasites sanguins Haemosporidae Plasmodium et Haemoproteus ) comme modèle biologique. Plusieurs mécanismes seront explorés en se focalisant sur la manière dont la perte et la fragmentation de l’habitat forestier modèlent les connectivités structurelle (graphes spatiaux) et fonctionnelle (graphes de populations/génétique du paysage) entre les populations et les communautés. Le lien entre graphes spatiaux, graphes de populations, et réseaux hôtes parasites sera appréhendé à l’aide de graphes multi couches. Les principaux points forts de ce projet (production d’un jeu de données unique, rare application de l’analyse des réseaux aux interactions hôtes parasites et combinaison de réseaux spatiaux et écologiques) permettront de progresser dans la compréhension des effets des changements globaux sur la biodiversité, d’un point de vue écologique et évolutif. De plus , ce projet fournira des résultats concrets (incluant le développement de logiciels existants) et précieux en termes d’aménagement du territoire dans le contexte des politiques environnementales actuelles. Enfin, ce projet est connecté à des enjeux de santé humaine et animale à travers le concept « One Health« , car la modification des interactions hôte parasite induites par les activités humaines peut conduire à l’émergence de maladies infectieuses.

Coordinateur :
Stéphane GARNIER
Laboratoire Biogéosciences, UMR 6282 uB / CNRS
stephane.garnier@u-bourgogne.fr

L’autophagie est un régulateur essentiel de l’homéostasie cellulaire et du métabolisme, dont la régulation est très sensible aux variations nutritionnelles, notamment celles en lipides. Son rôle dans le maintien de la structure et de la fonction de la rétine est largement reconnu. Une diminution de l’activité de l’autophagie est observée au cours du vieillissement physiologique de la rétine et dans la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), principale cause de cécité dans les pays industrialisés. La rétine est particulièrement sensible aux variations en lipides alimentaires. Des études ont montré les effets délétères d’un régime alimentaire occidental (régime avec un taux excessivement élevé en acides gras polyinsaturés (AGPI) oméga-6 et un taux faible en acides gras polyinsaturés oméga-3) et les bienfaits apportés par les AGPI oméga-3 dans la DMLA.
Nos objectifs sont d’étudier si la proportion relative dans laquelle les acides gras alimentaires oméga-6 et oméga-3 sont consommés et la nature des AGPI oméga-3 apportés par l’alimentation ont un impact sur le déclin de l’autophagie au cours du vieillissement et l’apparition / la progression de signes du
vieillissement dans la rétine. La fonctionnalité de la rétine, l’activité de l’autophagie, des signes de vieillissement et les profils d’acides gras seront analysés dans les rétines de souris ayant suivi des régimes spécifiques, au cours du vieillissement.
Ce projet générera des données fondamentales innovantes sur l’impact de la nature et du ratio des acides gras oméga-6 et oméga-3 alimentaires (i) sur le vieillissement de la rétine («bien vieillir» versus «vieillissement pathologique»), et (ii) sur l’activité de l’autophagie dans la rétine au cours du vieillissement. Il déterminera si un ratio élevé en oméga-6: oméga-3, tel qu’il est observé dans le régime alimentaire occidental d’aujourd’hui, est un facteur favorisant / provoquant le déclin de l’autophagie et le vieillissement de la rétine. Ce projet apportera également une évaluation in vivo des recommandations formulées par les agences de santé sur le rapport oméga-6: oméga-3 et des clés concernant l’importance de la nature des acides gras oméga-3 apportés par l’alimentation. Enfin, il évaluera le potentiel in vivo des acides gras oméga-3 en tant qu’inducteurs nutritionnels de l’autophagie, un résultat qui pourrait avoir des applications dans le cadre d’autres pathologies associées à des dysfonctionnements de l’autophagie.

Coordinatrice :
Marie-Agnès BRINGER
CSGA-INRA
marie-agnes.bringer@inra.fr

Nous évoluons dans le champ gravitationnel de la Terre. Le cerveau doit intégrer l’action de la gravité (G) sur le corps pour produire des actions coordonnées. Étonnamment, la façon dont le cerveau traite pendant la préparation et l’exécution des mouvements a été négligée. Nous avons constitué un consortium (1 français,
1 américain avec sa propre subvention NIH) pour décrypter les mécanismes mis en oeuvre par le cerveau pour gérer G afin de contrôler le mouvement. Par l’utilisation des techniques complémentaires (p.ex. cinématique, stimulation magnétique transcrânienne (SMT), stimulation neuronale périphérique (réflexe-H,
CMEP) et enregistrements EMG) chez les participants jeunes (en 1g et 0g pendant les vols paraboliques) ou âgés (condition 1g) et chez des singes vestibulolésés, nous testerons l’hypothèse principale selon laquelle les modèles internes permettent au cerveau de prédire les effets de G sur le corps et de calculer les commandes motrices appropriées. Spécifiquement, en examinant les caractéristiques cinématiques et EMG des mouvements du bras dans différentes directions et à partir de différentes positions du corps chez les jeunes et les personnes âgées, nous examinerons comment le cerveau intègre G. En utilisant SMT, CMEP et réflexe-H, nous prédisons que le contrôle des mouvements ascendants et descendants dépend de signaux liés au facteur G, mais recrute différemment les circuits du cortex moteur primaire et de la moelle épinière. Avec des expériences réalisées sur la gravité et la microgravité réelle ou simulée pendant les vols paraboliques, nous testerons comment le cerveau met à jour les modèles internes (0g et 1G), ce qui est considéré comme essentiel pour la planification et le contrôle des mouvements. Notre hypothèse est que
pour construire un modèle interne de G, le cerveau dépend fortement des informations vestibulaires. Cela sera testé en étudiant le rôle des signaux otolithiques dans le contrôle des mouvements des membres chez
les macaques sains et labyrinthectomisés (partenaire américain). Nous accordons une grande priorité à la gestion de projet et à la diffusion et à l’exploitation des résultats tout au long du projet GravitArm.

Coordinateur :
Charalambos PAPAXANTHIS
papaxant@u-bourgogne.fr
Laboratoire CAPS- UMR 1093 uB / INSERM

Les équations aux dérivées partielles (EDP) dispersives ont des applications importantes dans plusieurs domaines de recherche comme l’hydrodynamique, l’optique, la physique des plasmas, et l’imagerie médicale. Dans ce projet ces EDP, considérées aussi en dimensions supérieures, seront étudiées avec une combinaison unique innovatrice d’approches analytiques et numériques de la théorie des systèmes intégrables, aussi appliqués aux EDP non-intégrables. Le but est de profiter du pouvoir prédictif des techniques numériques pour une ouverture sur le plan analytique, et des connaissances analytiques des équations pour la création de méthodes numériques innovatrices afin d’adresser des problèmes dans les applications numériquement. En particulier nous comptons étudier des solutions exactes de ces équations comme les solitons et les breathers, ainsi que leur stabilité, l’apparition de chocs dispersifs (des zones d’oscillations modulées rapides dans les solutions), des explosions (une perte de régularité dans les solutions) et des approches de la diffusion inverse pour des EDP intégrables en plusieurs dimensions.

Coordinateur :
Christian KLEIN
IMB – uB, UFC
christian.klein@u-bourgogne.fr

Le but de OOS (Optomécanique des Ondes de Surfaces – SWO en anglais) est d’ouvrir de nouveaux débouchés pour les effets de types Raman (SRS) et Brill ouin (SBS) dans les structure s photoniques intégrées. Jusqu’à présent, la transposition de ces effets sur puce intégrée photonique ne tire aucun bénéfice s de l’accordabilité et des fortes exacerbations nonlinéaires que l’on trouve dans ces structures, et ce à cause du fait que l’on arrive mal à contrôler les résonances mécaniques et donc leurs propriétés.
Le projet repose sur l’exploitation de résonances mécaniques contrôlées (RMCs) dont les propriétés peuvent être définies par nano structuration de la matière, et qui agissent comme des équivalents artificiels aux effets SBS/SRS naturels. Comparé aux études actuelles limitées aux basses fréquences (<<100MHz pour des effets de type Raman, ~10GHz pour ces de type Brillouin), l’originalité de OOS tient dans l’objectif d’atteindre les fréquences de vibration les plus élevées possible , à savoir 50GHz et au delà. Afin d’atteindre cet objectif, des changements substantiels doivent être apportés aux approches actuelles, comme par exemple le passage d’une architec ture en cavités à des guides d’ondes , tout en préservant un bon couplage opto mécanique, en bref des guides à fente doivent être développés Aussi les moyens électroniques traditionnels utilisés pour les études en opto mécanique en micro cavités (<100MHz) ou portant sur l’effet Brillouin (~10GHz) sont peu adaptés à l’observation de fréquences beaucoup plus élevées,
et d es propriétés exotiques de ces dernières. En conséquence une expérience tout optique devra être développée. Finalement, à un niveau plus fondamental, OOS va conduire à une meilleure compréhension des interactions photons phonons dans les circuits photoniques intégrés sur puce (PICs). En effet, l’augmentation graduelle de la fréquence mécanique va s’accompagner d’un changement de nature des ondes mécaniques qui de résonances massiques (ou de volume) vont devenir des ondes de surface. En conséquent vont être étudiés différent régimes de couplage optomécaniques (électro striction vs. Pression de radiation), différents mécanisme s d’interaction mécanique, différentes règles d’accord de phase, etc.

Coordinateur :
Pierre COLMAN
ICB – UMR 60303 uB / CNRS
pierre.colman@u-bourgogne.fr


Ce projet vise à concevoir des emballages dits «intelligents» capables de renseigner le consommateur ou le distributeur sur la qualité et la fraîcheur d’un aliment en temps réel. La stratégie qui sera mise en oeuvre pour le développement de ces emballages est extrêmement originale et novatrice. Elle est basée sur
l’interaction entre un marqueur de qualité de l’aliment et un polymère à empreintes moléculaires qui sera inclus dans l’emballage. Ce travail consistera à concevoir ces nouveaux polymères à empreintes moléculaires afin de piéger sélectivement des marqueurs de l’oxydation du produit. Puis ils seront couplés à des sondes
capables de changer leurs propriétés de transmission de la lumière suite à l’interaction avec le marqueur de qualité au contact de l’aliment emballé. Ce changement de propriété renseignera le consommateur sur la qualité du produit alimentaire. Avant de les tester sur des produits alimentaires, la sécurité du système en tant que matériau au contact des denrées alimentaires sera évaluée et contrôlée selon les règlementations en vigueur.
Ce projet se place donc à l’interface de plusieurs problématiques actuelles auxquelles le monde de l’agroalimentaire se trouve confronté : la lutte contre le gaspillage alimentaire, la garantie de produits alimentaires sains et l’innovation, en développant des systèmes intelligents capables de renseigner le distributeur et le consommateur.
Toutes les compétences complémentaires, non seulement au sein même de l’unité de recherche PAM mais aussi en collaboration étroite avec deux autres unités de recherche (UMR LNC, URTAL), seront mobilisées de façon conjointe pour la mise en oeuvre de ce projet innovant depuis la synthèse de nouveaux polymères à empreintes moléculaires jusqu’à la conception d’emballages sûrs et intelligents pour l’utilisation sur des produits alimentaires.

Coordinateur :
Thomas KARBOWIAK
PAM – UMR INRA / Agrosup Dijon. 
thomas.karbowiak@agrosupdijon.fr

La connaissance de la distribution de densité de courant à l’intérieur de la pile à combustible peut détecter un fonctionnement anormal et offrir une approche de diagnostic efficace. La magnéto-tomographie est la seule méthode non invasive d’analyse de la densité de courant basée sur la mesure du champ magnétique
externe entourant la pile. Des travaux récents à FEMTO-ST / FCLAB ont émergé une nouvelle méthodologie d’analyse du champ magnétique externe essentiellement différente par rapport aux autres méthodes proposées jusqu’à présent. Cette nouvelle approche permet une analyse plus précise de la distribution du courant dans les piles à combustible.

Ce projet vise à:

  • élaborer des procédés de diagnostic et des méthodes de cartographie de courant pour détecter le fonctionnement de la cellule à l’intérieur du volume de la pile.
  • prendre en considération les effets 3D magnétiques pour améliorer le banc d’essai existant
  • valider le nouveau système de mesure sur une pile à combustible.

Coordinateur :
Stefan GIUREA
FC LaB FR CNRS 3539 – FEMTO-ST UMR 6174 UTBM-UFC-CNRS
stefan.giurea@utbm.fr