© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace 

L’ablation laser pulsée est une technique de pointe qui permet de fabriquer des couches minces de matériaux avec une précision extrême. Un laser ultrapuissant frappe une cible solide, souvent un oxyde de fer. Cela détache une petite quantité de particules qui forment un nuage très chaud et chargé électriquement : le plasma. Ce nuage se dépose ensuite sur un substrat, atome par atome, pour former une couche cristalline parfaitement organisée. En répétant le processus, on peut empiler plusieurs couches très fines avec une précision de l’ordre de l’atome.

Dans le projet Foxies, cette technique est utilisée pour déposer une couche fine de nickelates, des matériaux optimisés pour conduire l’électricité sans perte d’énergie, sur des cristaux ferroélectriques capables de générer un champ électrique interne. L’objectif est de contrôler les propriétés de ces matériaux à l’aide d’un champ électrique combiné aux déformations naturelles induites par les ferroélectriques. Ceci afin qu’ils puissent transporter l’électricité sans résistance, sans perte d’énergie, et sans besoin de refroidissement extrême. 

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

L’adsorption est un phénomène par lequel des molécules ou des ions adhèrent à la surface d’un matériau solide. Contrairement à l’absorption où une substance pénètre à l’intérieur d’un matériau, l’adsorption agit en surface.

Dans le projet ESSENTIAL, ce phénomène est au cœur d’une innovation permettant de dépolluer l’eau. Les chercheurs conçoivent des mousses revêtues d’un film d’origine naturelle. Ces mousses ont la capacité de piéger les métaux lourds présents dans des eaux provenant des industries chimiques, minières, électroniques ou métallurgiques. L’adsorption des métaux toxiques est réversible, assurant une recyclabilité du procédé. Grâce à leur structure poreuse et élastique, l’application de cycles de compression mécanique sur les mousses accélère significativement le phénomène d’adsorption. Les scientifiques s’appuient sur leur découverte pour développer un procédé original de dépollution, représentant une alternative économique et écoresponsable aux procédés actuels.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

L’altération hydrothermale est un phénomène naturel où des substances chaudes comme des gaz, des liquides ou de la vapeur circulent dans les roches d’un volcan. Ces fluides, souvent acides, modifient la composition des roches. Ce processus peut affaiblir la structure du volcan et augmenter les risques d’effondrement de ses flancs.

Dans le projet MYGALE, des géophysiciens étudient ce phénomène au niveau du volcan de la Soufrière en Guadeloupe. Grâce à des mesures de terrain, des expériences en laboratoire et des modèles numériques, ils analysent comment l’altération hydrothermale modifie la stabilité du volcan. En apportant une meilleure compréhension de ces mécanismes, ils fournissent des données scientifiques précieuses à l’Observatoire volcanologique de Guadeloupe pour améliorer la surveillance des volcans et la prévention des risques pour les touristes.

© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace

A l’inverse de l’isotropie qui désigne un matériau homogène présentant les mêmes caractéristiques physiques dans toutes les directions, l’anisotropie est la capacité d’un matériau à présenter des propriétés physiques différentes selon l’orientation de ses molécules ou de sa structure interne. Par exemple, il peut conduire l’électricité ou la chaleur plus efficacement dans une direction que dans une autre, en fonction de l’organisation de ses interactions moléculaires. 

A travers le projet THERMOPOLYS, des chimistes exploitent cette propriété pour tenter d’optimiser les performances de matériaux thermoélectriques capables de transformer la chaleur en électricité. Ils utilisent pour cela une machine de « brossage » permettant d’aligner avec précision les chaînes de molécules d’un matériau dont la conductivité électrique peut être contrôlée. Grâce à cette technique, les chercheurs améliorent leur contrôle sur les propriétés de conductivités électrique et thermique, toutes deux essentielles pour convertir efficacement la chaleur perdue en électricité utilisable.

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

Les anticorps thérapeutiques sont des médicaments inspirés de notre système immunitaire. Ce sont des protéines produites en laboratoire et conçues pour reconnaître et se fixer de façon très spécifique à une molécule donnée. L’efficacité des anticorps thérapeutiques réside dans leur capacité à agir directement là où c’est nécessaire tout en limitant les effets indésirables sur les cellules saines environnantes. 

Pour surmonter des mécanismes de résistance auxquels les anticorps peuvent être confrontés, les entreprises pharmaceutiques modifient parfois leur structure afin d’augmenter leur puissance thérapeutique. Ces modifications peuvent néanmoins affecter la capacité des anticorps à atteindre leur cible. Pour en avoir le cœur net, les chercheurs du projet conformAbs les scrutent au peigne fin à l’aide de la spectrométrie de masse. Grâce à cet outil d’analyse puissant, ils tentent de comprendre comment les modifications influencent la stabilité et l’efficacité des anticorps. Ils peuvent ainsi sélectionner les versions les plus prometteuses, pour des traitements plus performants.

© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace

Le chikungunya est un virus émergent transmis à l’Homme par les moustiques. Une fois dans nos cellules, il utilise un ARN indistinguable de celui de nos propres cellules. Grâce à ce camouflage, il peut passer inaperçu et se multiplier. Au cours de cette multiplication, une trace inhabituelle apparait : de longues molécules d’ARN double brin, qui sont généralement absentes des cellules saines. Leur présence constitue donc un signal d’alarme qui déclenche les premières défenses de notre système immunitaire.

Dans le projet EndoDRAI, les chercheurs étudient les mécanismes moléculaires qui permettent à nos cellules de détecter la présence d’ARN double brin, qu’il soit d’origine virale ou bien produit par nos propres cellules. Ils cherchent notamment à comprendre si la détection d’ARN produit par nos cellules renforce ou à l’inverse perturbe la réponse immunitaire contre les virus. En décryptant ce fonctionnement, les scientifiques espèrent identifier de nouvelles cibles pour le développement de traitements antiviraux afin de mieux lutter contre les infections émergentes transmises par les moustiques.

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

Un biofilm est une fine couche de bactéries organisées qui adhèrent à une surface et résistent aux antibiotiques. On en trouve sous forme de dépôts dans les canalisations, de films visqueux sur les rochers ou les coquillages, de plaques sur nos dents ou encore au niveau des ulcères ou des plaies des pieds diabétiques. 

Les chimistes du projet ARHES conçoivent des « pansements intelligents » pour les biofilms. Ils développent pour cela un revêtement antibactérien à base de polyarginine, une molécule capable de détruire les bactéries, qu’ils combinent à de la vitamine E qui aide la peau à cicatriser plus vite. L’action de ces pansements est triple : ils éliminent les pathogènes, protègent les plaies de futures infections, et favorisent leur guérison. Contrairement aux antibiotiques qui peuvent induire des résistances chez les bactéries qu’ils ciblent, les revêtements antibactériens limitent ce risque. Une approche prometteuse pour améliorer la prise en charge des plaies difficiles à soigner.

© Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

La biomasse est la masse totale, exprimée en tonnes, d’une espèce ou d’un groupe d’espèces végétales ou animales présentes dans un écosystème. Selon ce qu’elle désigne, cette matière vivante peut jouer un rôle clé dans les réseaux alimentaires, contribuer aux équilibres naturels des écosystèmes ou représenter une source d’énergie exploitable par des prédateurs. 

Dans le projet APEX, des chercheurs analysent l’impact du climat et de ses variations sur la biomasse des poissons dont se nourrissent les manchots pygmées en Australie. Ils étudient leur quantité, mais aussi leur nature, leur accessibilité et leur répartition dans l’océan. Les scientifiques utilisent pour cela un bateau-drone équipé d’un échosondeur, qui permet de cartographier les bancs de poissons en temps réel. Ils combinent ces données avec des études du comportement, de la reproduction et de la survie des manchots. Ces informations permettent de mieux comprendre le rôle du climat dans la disponibilité des ressources alimentaires, et les effets boule-de-neige qui en découlent sur les espèces qui en dépendent.

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

Un produit biosourcé est conçu à partir de ressources renouvelables et d’origine naturelle. Il peut être issu de plantes, d’algues, de champignons ou encore d’animaux, comme c’est le cas par exemple pour la laine ou le cuir. L’utilisation de composés biosourcés abondants permet généralement de réduire l’impact environnemental par rapport à leurs homologues pétrosourcés, tout en s’inscrivant dans une démarche d’économie circulaire.

Dans le projet BIBIFLU, des chercheurs développent des fluorophores biosourcés. Concrètement, ils utilisent des molécules bien spécifiques extraites de racines de rhubarbe de Chine. Ils les analysent, les purifient et les modifient pour améliorer leurs propriétés optiques de fluorescence. Ces composés ainsi optimisés pourraient un jour être utilisés sous la forme d’azurants optiques pour blanchir le linge, d’encres anti-contrefaçons ou encore de marqueurs biologiques, en alternative aux produits d’origine pétrolières. 

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

Dans les membranes de nos cellules, de petits canaux et des pompes naturelles permettent de faire rentrer et sortir de l’eau et des molécules chargées négativement ou positivement en utilisant de l’énergie : ce sont des canaux à ions. Tout le monde ne peut pas rentrer : un canal donné ne laisse passer que certaines molécules ! Ce système remplit de nombreuses fonctions dans la cellule et assure son bon équilibre. 

Des scientifiques cherchent à l’imiter pour aider à soigner, par exemple pour « pomper » un médicament directement dans sa cible. Ils savent aujourd’hui générer de minuscules canaux artificiels laissant passer certaines molécules. Pour le moment, ils sont incapables de pomper activement des ions ou de l’eau qui iraient à l’encontre de l’équilibre entre la cellule et son milieu extérieur. Les chercheurs du projet CORNERSTONE améliorent ce système en y intégrant des « moteurs ». Ces moteurs, activés par la lumière, pourraient réguler l’ouverture des canaux à la demande, pousser activement les ions ou l’eau à travers la membrane ou encore contrôler finement leur transport.

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre majeur, et son captage à partir des émissions industrielles avant qu’il ne soit relâché dans l’atmosphère est essentiel pour lutter contre le changement climatique. Une fois capté, le CO₂ peut être stocké sous terre, avec un risque potentiel de fuite, ou, de manière plus intéressante, réagir avec de l’hydrogène vert pour produire des carburants et des produits utiles. Cette approche est complexe car nécessite de séparer, purifier et transporter le CO₂ vers un site de transformation, ce qui demande beaucoup d’énergie et engendre des coûts importants.

Le projet DuCaCO₂ simplifie ce procédé en combinant le captage et la transformation du CO₂ en une seule étape afin de produire du gaz naturel synthétique directement utilisable dans les infrastructures énergétiques existantes. Les chercheurs ont donc développé des matériaux hybrides capables à la fois de capter efficacement le CO₂ et de le transformer en méthane en présence d’hydrogène. Leur approche ne se limite pas aux performances du matériau : ils prennent également en compte l’impact environnemental global de sa production afin de garantir une solution durable à grande échelle.

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

Le cervelet est une partie du cerveau située à l’arrière du crâne, que l’on appelle le « petit cerveau ». Il joue un rôle essentiel dans la coordination des mouvements, comme le fait d’attraper une balle ou de jouer du piano. Il intervient aussi dans des fonctions moins évidentes comme la parole ou la compréhension du langage. Pour cela, il agit comme un chronomètre ultra précis, capable de calculer des intervalles de temps et des séquences d’actions avec une exactitude de l’ordre de la milliseconde.

Les neuroscientifiques du projet GraCeFORCe étudient comment le cervelet synchronise nos mouvements et nos pensées. Ils explorent son organisation en modules spécialisés et analysent l’activité de ses neurones, comme les cellules de Purkinje, pour comprendre comment il gère le temps. Ces recherches pourraient aider à mieux comprendre et traiter des troubles de la perception du temps, notamment rencontrés dans certaines formes de schizophrénie ou d’autisme.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

La chimie-click est une méthode pour assembler deux molécules de manière rapide, efficace et sélective. Les réactions chimie-click se produisent généralement en quelques secondes et ne génèrent pas de sous-produits indésirables, ce qui les rend particulièrement utiles en biologie et en médecine. Elles sont conçues pour être simples, fiables et adaptées à des environnements complexes comme ceux des cellules vivantes.

Dans le projet Photo-Click-NIR, les chercheurs développent une nouvelle approche pour activer ces réactions à l’aide de la lumière proche infrarouge, similaire à celle utilisée dans les télécommandes. Cette lumière a l’avantage de traverser les tissus biologiques sur plusieurs centimètres sans les endommager. Les chercheurs utilisent des molécules capables d’absorber la lumière proche infrarouge et de convertir son énergie en énergie chimique : les photocatalyseurs. Grâce à cette méthode, la réaction peut être activée avec précision à l’endroit et au moment souhaités. A terme, cela pourrait permettre de libérer des médicaments uniquement là où c’est nécessaire, en utilisant simplement un faisceau lumineux.

© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace

Les batteries et supercondensateurs sont des dispositifs de stockage d’énergie réversible. Parmi les principaux constituants de leurs électrodes, les composés carbonés ont l’avantage d’être économiques, abondants et non toxiques. Ils peuvent être extraits et transformés à partir de déchets agro-industriels ou urbains ce qui favorise la capture et la valorisation du dioxyde de carbone. L’énergie est stockée à la surface des électrodes sous forme de charges électriques. Plus leur surface dite spécifique est grande, plus on peut stocker de l’énergie. 

Les scientifiques du projet INFINE préparent des carbones activés pour les électrodes à partir de molécules modèles comme le saccharose ou la cellulose. En jouant sur forme et porosité, les chercheurs sont parvenus à transformer ces molécules modèles de sorte qu’un seul gramme de carbone présente une surface spécifique de plus de deux mille mètres carrés, soit un tiers de terrain de football ! Ce procédé permettra de recycler des mégots de cigarettes, un des principaux polluants des océans, en électrodes pour supercondensateurs.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

Les protéines sont de grosses molécules biologiques constituées de longues chaînes d’acides aminés. Pourtant, elles ne ressemblent pas à des fils déroulés : elles se replient sur elles-mêmes pour adopter une architecture en trois dimensions, appelée conformation protéique. Cette forme est essentielle à leur fonctionnement et détermine avec quelles molécules elles peuvent interagir.

Dans le projet ChemBioIDP, des chercheurs s’intéressent à des protéines impliquées dans le cancer et qui participent à la commande de l’activité de nos gènes. Ils conçoivent de petites chaînes d’acides aminés dans lesquelles ils introduisent des « briques » moléculaires inédites capables de guider leur repliement. En préorganisant ainsi leur forme, ces molécules reconnaissent plus efficacement leur cible. Cette « édition conformationnelle » pourrait permettre de mieux comprendre, et à terme de perturber, les mécanismes qui favorisent le développement des cellules cancéreuses.

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

La détection virale repose classiquement sur la recherche de signatures spécifiques d’un virus. Au cours de leur cycle de multiplication, les virus produisent presque systématiquement de l’ARN double brin. La présence d’ARN double brin au-delà d’un certain seuil constitue donc un indicateur direct d’infection virale, quel que soit le virus en cause.

Les chercheurs du projet V-DOSAGE ont développé une méthode de détection virale fondée sur la quantification de l’ARN double brin, applicable aussi bien aux plantes qu’aux moustiques, vecteurs de nombreux virus humains. Cette approche permet de distinguer rapidement et efficacement un échantillon sain d’un échantillon infecté. Afin de caractériser la nature précise du ou des virus des échantillons positifs, ces chercheurs ont aussi mis au point une méthode permettant d’isoler puis de séquencer directement cet ARN double brin. Ces recherches ouvrent la voie à des méthodes de diagnostic précoce, pour mieux surveiller et limiter la propagation des maladies virales.

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

La différenciation cellulaire est le processus par lequel des cellules « non spécialisées », qui ne savent rien faire mais peuvent tout devenir, vont se transformer en cellules spécialisées, avec des fonction précises. Elles vont par exemple se transformer en cellules musculaires qui savent se contracter, en cellules qui produisent de l’os ou encore en cellules qui nous défendent, selon les besoins du corps.

Le projet B-stroma s’intéresse à cette différenciation cellulaire au sein d’organes particuliers : les ganglions lymphatiques. Les virus et bactéries qui circulent dans le corps y sont « montrées » aux cellules immunitaires, en charge de notre défense. Ces cellules immunitaires sont entourées du « stroma lymphoïde », qui les maintient en place et les organise. C’est le processus de différenciation des cellules du stroma lymphoïde qui intéresse plus particulièrement les chercheurs ! Le fait de mieux le comprendre pourrait ouvrir la voie à de nouvelles approches pour renforcer nos défenses naturelles.

La drosophile, aussi appelée « mouche du vinaigre », est un petit insecte très couramment utilisé en laboratoire pour étudier des mécanismes biologiques fondamentaux. Son génome simple et bien connu partage environ 60% de similitudes avec l’humain. Cette petite mouche est facile à élever et son cycle de vie est court, ce qui en fait un modèle idéal pour explorer des questions de génétique, de développement ou encore d’immunité. 

Les scientifiques du projet ROXANNE2 ont découvert que la drosophile utilise un système d’alarme antiviral en partie similaire à celui que l’on retrouve chez les mammifères, impliquant des protéines spécifiques, cGLR et STING. Ils cherchent donc à étudier en détails ces mécanismes et ces modes d’action en les comparant à ce que l’on connaît et observe chez l’humain. Ces études rappellent que des découvertes fondamentales chez des organismes simples comme des insectes peuvent permettre de mieux comprendre notre propre fonctionnement et inspirer un jour de nouvelles stratégies antivirales.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

Les éléments traces métalliques sont des métaux naturellement présents dans l’environnement en très faibles quantités, comme le zinc, le plomb ou le cuivre. Cependant, leurs concentrations peuvent augmenter sous l’effet d’activités humaines telles que le trafic routier, l’industrie ou le chauffage, mais aussi de certains phénomènes naturels comme les éruptions volcaniques. Lorsqu’ils sont absorbés par les organismes vivants, ils peuvent s’accumuler dans les tissus et s’ils sont présents en excès, nuire à la santé, à la survie ou à la reproduction.

Dans le cadre du projet TRAMET, des chercheurs en écologie et en écotoxicologie étudient les effets d’un mélange d’éléments traces métalliques représentatif du milieu urbain sur des oiseaux. Ils évaluent les conséquences de cette exposition sur la santé des individus et de leur descendance, puis comparent ces résultats à ceux d’oiseaux non exposés afin de mieux comprendre les impacts de la pollution urbaine sur la faune à court et à long terme.

© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace

L’enduction par trempage ou « dip-coating » est une technique qui permet de recouvrir un substrat d’une couche fine de revêtement en le trempant dans un bain rempli d’une solution. Souvent utilisée dans le domaine du textile, cette méthode permet par exemple d’imperméabiliser, d’ignifuger ou d’appliquer un revêtement antimicrobien. Une fois le matériau retiré du bain, il est ensuite séché ou solidifié par des réactions chimiques, ce qui permet la fixation d’une couche uniforme d’enduit à sa surface.

Les chercheurs du projet LEGO utilisent cette même technique pour fabriquer des structures en oxyde métallique couches par couches, à l’échelle nanométrique. Chacune de ces couches est ensuite structurée par un laser UV qui solidifie localement la matière selon un motif précis. En ajustant la vitesse de retrait ou la composition de la solution, les chercheurs contrôlent l’épaisseur des couches avec précision et peuvent maîtriser ses propriétés optiques. Ils conçoivent ainsi un outil simple et précis pour explorer les propriétés des matériaux ou encore les processus d’autoassemblage de la matière.

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

Une étoile brille grâce à l’énergie dégagée par des réactions nucléaires en son cœur. La chaleur qui en découle exerce une pression qui empêche l’étoile de s’effondrer sur elle-même sous l’effet de la gravité. Mais quand ces réactions s’arrêtent faute de « carburant » disponible, le cœur se contracte et la gravité l’emporte. Si l’étoile est suffisamment massive, son effondrement peut provoquer une explosion spectaculaire, la supernova, qui laisse derrière elle un cœur ultra-dense : une étoile à neutrons.

Les chercheurs du projet GW-HNS détectent indirectement ces étoiles à neutrons, trop petites et éloignées pour être observées. Certaines tournent très vite et envoient des signaux radios comme un phare : les pulsars. D’autres, lorsqu’elles entrent en collision, créent des ondes gravitationnelles qui génèrent des vagues dans l’espace-temps. Ces ondes, détectées par des interféromètres comme Virgo ou LIGO, permettent aux scientifiques d’étudier la composition interne de ces étoiles et la formation d’éléments lourds comme l’or ou le plomb.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

La plupart des matériaux contiennent des charges électriques positives (protons) et négatives (électrons) réparties de manière équilibrée ; ils restent ainsi globalement neutres. La ferroélectricité est une propriété remarquable de certains matériaux ; leurs charges positives et négatives sont un peu décalées entre elles. Ils présentent ainsi une face positive et une négative : on parle de « polarisation ». Cette polarisation peut être inversée à l’aide d’un champ électrique, à la façon d’un interrupteur. La matière peut alors se retrouver dans un état ou dans l’autre, ce qui permet de stocker de l’information binaire (« 0 » et « 1 »). 

Les physiciens du projet MixDFerro empilent comme des feuilles de lasagnes des couches très fines de semi-conducteurs et de matériaux ferroélectriques. En contrôlant leur polarisation, ils créent des composants capables à la fois de mémoriser (comme une mémoire d’ordinateur) et de calculer (comme un processeur). Contrairement aux ordinateurs classiques où mémoire et calcul sont séparés, les chercheurs s’inspirent du fonctionnement de notre cerveau. Leur approche permet d’envisager une électronique moins gourmande en énergie, plus performante et miniaturisée pour les mémoires, les transistors ou les capteurs.

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

Les flavivirus sont un type de virus à ARN transmis par des moustiques ou des tiques. Ils infectent principalement les mammifères et sont responsables chez l’Homme de maladies émergentes comme la dengue, Zika ou encore le virus de la fièvre jaune. Ces maladies sont en expansion mondiale et ont un impact important sur la santé publique. Afin de pouvoir mieux les anticiper, les prévenir et les soigner, il est essentiel d’approfondir notre compréhension du mode d’action et de propagation des flavivirus. 

Pour se multiplier, les flavivirus doivent infecter au cours d’un même cycle à la fois l’humain et le moustique. La façon dont ces virus infectent l’humain ont été bien étudiés, mais leur mode opératoire chez les moustiques reste encore mal connu. Les chercheurs du projet DeZincRNA étudient à l’aide d’approches biochimiques et biophysiques quels sont les facteurs chez l’hôte moustique qui s’associent au virus lors d’une infection, et qui lui permettent de proliférer. 

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

Une fracture est une fissure qui se forme dans un matériau lorsqu’il est soumis à une force trop importante. Quand une fracture se propage, de l’énergie accumulée dans le matériau est libérée brutalement. Une partie de cette énergie se transforme en chaleur, surtout au niveau de la pointe de la fissure où la température peut monter très haut localement.

Dans le projet HotTips, des chercheurs étudient comment cette chaleur influence la propagation des fractures dans différents matériaux comme le verre, le plexiglas ou même le ruban adhésif. Ils mesurent les variations de température à l’aide de caméras thermiques ou de particules de très petite taille qui émettent de la lumière lorsqu’elles sont échauffées. Ces observations permettent de mieux comprendre les mécanismes de rupture et de propagation de fractures ; des connaissances utiles pour prédire les tremblements de terre, améliorer la résistance des bâtiments ou simplement concevoir des matériaux plus solides.

© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace

Le frottement est le phénomène qui s’oppose au mouvement entre deux surfaces en contact. Sans lui, rien ne tiendrait en place mais il cause aussi usure et perte d’énergie. Dans la nature, certaines surfaces comme nos articulations atteignent des niveaux de frottement extrêmement bas tout en résistant à des charges mécaniques parfois très importantes. Aujourd’hui, on met des lubrifiants synthétiques pour réduire le frottement entre des matériaux, mais aucun d’entre eux n’arrive aux mêmes performances que nos articulations.

Le projet Banana_Slip a pour objectif de percer ce mystère : pourquoi et comment ces systèmes glissent-ils si bien ? En tentant de reproduire de façon expérimentale et par le biais de modélisations numériques les conditions de frottement que l’on retrouve au sein de nos articulations, les chercheurs espèrent appréhender ce qui explique cette lubrification naturelle. Une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait inspirer un jour le développement de nouveaux matériaux autolubrifiants aux applications industrielles ou médicales variées. 

© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace

La glycation est une réaction chimique où des sucres se lient aux protéines, altérant ainsi leur fonctionnement. Irréversible et cumulative, cette réaction contribue au vieillissement accéléré de la peau, des muscles, des tissus conjonctifs ou encore des nerfs. Les produits issus de cette liaison, les « AGEs » (advanced glycation end-products) s’accumulent avec l’âge et peuvent servir de marqueurs biologiques pour diagnostiquer certaines formes de diabète sucré. En effet, cette maladie se caractérise par une accumulation de sucre, créant un environnement propice aux réactions de glycation. 

Le projet AGEs étudie le cas des oiseaux, naturellement hyperglycémiques mais dont la longévité n’est pas significativement affectée. Leur secret ? Ils ont développé une résistance aux effets néfastes des glycations et ce même en cas d’exposition prolongée à des taux élevés de sucre. Les chercheurs tentent d’élucider les mécanismes à l’origine de cette résistance, qui pourraient un jour inspirer de nouvelles approches thérapeutiques chez l’humain.

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

Le grappillage énergétique désigne le fait de récupérer de l’énergie disponible dans notre environnement mais souvent inexploitée, comme les vibrations, les ondes radio, la lumière ambiante ou encore les fluctuations thermiques. Ces sources sont omniprésentes et si l’on parvenait à les capter, elles pourraient alimenter des capteurs, des objets connectés ou des dispositifs électroniques.

Dans le cadre du projet SpinElec, des chercheurs miniaturisent ce concept à l’échelle quantique. Ils développent un moteur capable de convertir la chaleur en énergie magnétique puis en électricité. Ils utilisent pour cela les concepts de l’électronique de spin, une technologie déjà utilisée pour le stockage de données et les disques durs. Leur défi technique est de construire un dispositif d’électronique qui opère à l’échelle atomique. Plutôt que de manipuler des atomes isolés, les scientifiques utilisent des molécules magnétiques plus stables mais fragiles face aux résines et solvants classiquement utilisés en micro-fabrication. Ils développent donc des procédés alternatifs qui de plus promeuvent une électronique plus écologique. Reste à comprendre exactement comment fonctionne le moteur. Parmi les pistes palpitantes à explorer : le fait d’acquérir une information sur les propriétés quantiques d’un atome peut en soi générer de l’énergie et pourrait donc servir de carburant au moteur.

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

L’hibernation est un état prolongé de ralentissement des fonctions vitales pendant lequel certains animaux comme l’ours brun réduisent leur activité pour survivre à l’hiver. Pendant cette période, il cesse complètement de bouger et de s’alimenter. De façon étonnante, malgré cette inactivité physique et le jeûne prolongé, l’ours conserve sa masse musculaire.

Les scientifiques du projet B-STRONG étudient le sang de l’ours en hibernation pour tenter de comprendre comment il parvient à protéger ses muscles. En le mettant en contact avec des cellules musculaires humaines, ils constatent que ces dernières deviennent plus grosses et se dégradent moins. Ce phénomène n’est pas observé lorsque les cellules humaines sont mises en présence de sang d’ours non hibernant. Partant de ce constat, les chercheurs étudient en détail les différences entre ces deux compositions sanguines. Leur objectif est d’identifier les molécules responsables de cet effet. Ces connaissances seraient très utiles pour développer des traitements pour lutter contre la perte musculaire chez les personnes âgées, sédentaires ou malnutries.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

Un méson est une petite particule instable composée de deux éléments opposés : un quark et un antiquark. Bien que minuscules, les mésons jouent un rôle essentiel ; ils apparaissent très brièvement lors de collisions de particules, avant de se désintégrer en d’autres particules plus légères comme des électrons ou des neutrinos. 

Dans le projet FIDDLE, une équipe pluridisciplinaire de physiciens et d’informaticiens s’intéresse à un type particulier de méson : le méson B. Au cours de désintégrations extrêmement rares, il se transforme en une autre particule, le méson K, et en deux particules fantômes qui s’échappent sans laisser de trace : un neutrino et son antineutrino. Cette désintégration rare et élusive n’a pas encore été observée alors que son étude pourrait permettre de percer certains mystères de l’Univers comme la matière noire ou l’existence de forces physiques encore inconnues. Pour être en mesure d’observer ce phénomène, les chercheurs utilisent des algorithmes d’intelligence artificielle capables d’analyser des milliards de collisions et de repérer des signes indirects de ces désintégrations. 

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

La métathèse des oléfines est une réaction chimique essentielle qui permet d’échanger des fragments entre des molécules qui contiennent des double-liaisons carbone-carbone. Cette technique est utilisée dans de nombreux domaines pour assembler des molécules. Elle est d’une importance primordiale dans la fabrication de plastiques, de molécules bioactives comme des médicaments, de biocarburants ou encore de matériaux avancés. La métathèse des oléfines repose sur des espèces à base de métaux dits « critiques » comme le ruthénium. Ces matériaux critiques sont difficiles à obtenir, présentent un coût élevé, contaminent à l’état de traces les produits finaux et peuvent provoquer des réactions indésirables ou parasites.

Le projet de recherche ChaMO a pour objectif d’offrir une solution complémentaire, sans métaux, pour la métathèse des oléfines. Les chercheurs utilisent à la place des éléments abondants, bon marché et de toxicité réduite tels que le carbone, le phosphore, le soufre et le silicium, en combinant modélisation théorique et synthèses en laboratoire.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

Le méthanol est une molécule simple composée de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. Il est à la source de nombreuses réactions chimiques et largement utilisé comme matière première dans l’industrie chimique, ce qui lui vaut le surnom d’« or de la catalyse ». Le méthanol est également utilisé depuis les années 1940 pour la production de carburant sans pétrole. Il est aujourd’hui principalement produit à partir de gaz naturel, une ressource fossile.

A travers le projet SIMPA, des scientifiques cherchent à fabriquer du méthanol à partir de CO2 recyclé et d’hydrogène renouvelable pour en faire un carburant vert. La réaction chimique qui le permet produit de l’eau, ce qui limite considérablement son rendement. Pour contourner ce problème, les chercheurs utilisent des matériaux absorbants et des réacteurs capables de capter l’eau au fur et à mesure. Le méthanol ainsi obtenu peut être utilisé directement, être transformé en diméthyléther (DME) ou bien en essence de synthèse. L’objectif est ainsi de développer une alternative pour produire du carburant liquide tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre.

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

Le moiré est un motif d’interférence visuelle qui apparaît lorsque deux réseaux réguliers comme deux grilles ou deux tissus sont superposés avec un léger décalage ou une rotation. Ce phénomène que l’on peut observer dans des motifs textiles ou des œuvres d’art prend une toute autre dimension à l’échelle atomique. Dans des matériaux 2D comme le graphène, un léger désalignement angulaire entre des couches ultra-minces modifie radicalement les propriétés électroniques et optiques du matériau. Ces motifs agissent comme des pièges à particules, permettant de contrôler leur comportement avec une précision inédite.

Dans le projet TEXTURES, des physiciens exploitent ces réseaux pour maîtriser les propriétés quantiques des matériaux. En ajustant l’angle de rotation entre les couches, ils peuvent moduler la localisation des porteurs de charge, ouvrant la voie à des dispositifs optoélectroniques très rapides et ultra-miniaturisés.

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

Les nano-objets sont des structures minuscules, mille fois plus petites qu’un cheveu, qui peuvent se former spontanément à la surface de matériaux lors de leur fabrication par polymérisation plasma. Ce procédé utilise un gaz activé par de l’énergie électrique pour déposer des couches ultra-fines directement sur le matériau, sans utilisation de solvants liquides. La présence de ces structures peut modifier radicalement les propriétés des couches générées. 

Dans le projet SPON-TO-CTRL, les chercheurs étudient comment contrôler leur apparition, leur répartition ou encore leur orientation pour créer des surfaces aux propriétés sur-mesure. Ils ajustent pour cela les conditions de fabrication comme la puissance électrique ou la composition des matériaux utilisés. En maîtrisant mieux la formation de ces nano-objets, ils peuvent concevoir des surfaces aux propriétés optimisées et leur conférer une meilleure résistance ou une conductivité accrue pour des applications dans des domaines variés.

© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace

Les nanosources thermiques sont des particules de très petite taille capables de générer de la chaleur localement sous l’effet d’une stimulation externe, comme un laser. Elles présentent l’avantage de pouvoir être utilisées de façon ciblée et contrôlable, par exemple en les dirigeant vers des cellules malades et en activant à distance la destruction de ces cellules par la chaleur. 

Ces nanosources thermiques sont généralement en or ou en argent, mais les scientifiques du projet NANOHEATERS cherchent à les concevoir à base d’oxydes de fer et de bleu de Prusse. Ils intègrent ensuite ces nanoparticules thermiques dans un matériau dont la structure évolue avec la chaleur, ce qui permet de quantifier la chaleur produite. Au-delà de permettre une meilleure biocompatibilité de ces dispositifs pour une éventuelle utilisation médicale, ce nouveau genre de nanoparticules présente également un fort intérêt fondamental. Elles permettront de mieux comprendre les mécanismes physiques à l’origine de leur production particulièrement efficace de chaleur.

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

Les neutrophiles sont des cellules immunitaires essentielles pour combattre les infections. De la famille des globules blancs, ils agissent en première ligne pour engloutir les bactéries. Ils ont d’autres attaques dans leur arsenal : ils peuvent former des filets de fibres qui capturent et tuent les microbes, et ils libèrent également des molécules antimicrobiennes. Leur rôle ne se limite pas à la défense directe, car les neutrophiles peuvent aussi recruter d’autres cellules pour les aider !

Les neutrophiles produisent aussi des glycosaminoglycanes (GAGs), des molécules sucrées formant des fibres, dont le rôle n’est pas clairement connu. Le projet NEUTROGAG réunit des experts en biologie pour étudier précisément la nature de ces molécules, leur localisation dans la cellule et leur fonction. En les comprenant mieux, les chercheurs espèrent apporter un éclairage sur des mécanismes clés de notre système immunitaire.

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

Le nickel est un métal gris réputé pour sa pureté, à l’origine de l’expression « c’est nickel ! » qui désigne quelque chose d’impeccable. Présent dans notre environnement et dans certains aliments, il est notamment utilisé pour la fabrication des pièces de monnaie ou des batteries, mais son véritable talent se cache dans les laboratoires de chimie. Utilisé comme catalyseur, il accélère les réactions chimiques. Il permet ainsi de fabriquer des médicaments, des plastiques ou encore des carburants de façon plus efficace et sans recourir à des métaux rares et coûteux, ce qui en fait un allié précieux pour l’industrie.

Les chimistes du projet BIFUN conçoivent des catalyseurs à base de nickel pour améliorer des réactions chimiques essentielles à la fabrication de molécules complexes. Pour y parvenir, ils étudient comment le nickel associé à une autre molécule peut activer ces réactions. Grâce à des expériences et des simulations informatiques, ils cherchent à comprendre précisément comment ce système fonctionne.

© Illustration par Camille Van Belle pour le CNRS Alsace

L’oxyde de fer est un composé chimique qui se présente généralement sous la forme d’une poudre rougeâtre. On le trouve dans la nature, par exemple dans la rouille ou dans certains minéraux. L’oxyde de fer peut également être synthétisé en laboratoire sous une forme microscopique : les « nanoparticules » d’oxyde de fer. Elles présentent la particularité de pouvoir piéger et capturer certaines substances à leur surface.

A travers le projet PHODIA, des chimistes et des médecins ont eu l’idée d’utiliser ces nanoparticules pour attirer le phosphate, une toxine qui s’accumule dangereusement dans le sang des patients dont les reins ne fonctionnent plus. Les scientifiques travaillent à concevoir et à adapter ces nanoparticules, de sorte à ce qu’elles soient à la fois efficaces et inoffensives dans un contexte médical. Ils cherchent ainsi à optimiser la dialyse péritonéale, un traitement qui agit comme un rein artificiel en filtrant le sang à travers la paroi abdominale.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

Les peptides antimicrobiens sont de petites molécules de défense qui font partie du système immunitaire inné de la plupart des organismes vivants. Ils sont capables de détruire ou de neutraliser des bactéries en interagissant avec les membranes des cellules. Cependant, l’isolation de ces peptides se fait souvent au cas par cas.

Dans le projet BioAMP, des chercheurs utilisent une méthode astucieuse, la microfluidique en gouttes, pour tester rapidement et en parallèle l’activité de millions de peptides sur une bactérie cible. Cette technologie se base sur le mélange contrôlé et précis d’eau et d’huile dans des micro-canaux sur une puce de quelques centimètres. Lorsqu’elles se rencontrent, elles forment des gouttelettes microscopiques qui contiennent chacune une bactérie, un peptide différent et un test de viabilité. Ce test permet d’identifier les peptides les plus efficaces contre les bactéries. Les molécules obtenues ouvriront la voie à des alternatives aux antibiotiques pour traiter les infections et limiter les risques de résistance bactérienne.

© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace

La photosynthèse est la réaction chimique qui permet aux plantes vertes, aux algues et à certaines bactéries d’obtenir l’énergie nécessaire à leur survie à partir de la lumière du soleil, de dioxyde de carbone et d’eau. Elle s’effectue en grande partie grâce à la chlorophylle, le pigment qui donne la coloration verte aux végétaux et qui leur permet de capter l’énergie lumineuse. 

De nos jours, le dioxyde de carbone provenant de la combustion du pétrole et libéré en grande quantité dans l’environnement pose des soucis écologiques importants. Les chimistes du projet TOGETHER-FOR-CO2 réfléchissent à des solutions pour que ce déchet devienne une ressource. Ils s’inspirent pour cela du processus de photosynthèse des plantes, qu’ils adaptent artificiellement en laboratoire. Avec l’aide de lampes LED et de catalyseurs, des matériaux conçus pour faciliter les réactions chimiques, ils transforment du dioxyde de carbone pour produire du méthane, un gaz utilisable comme carburant.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

Tau est une protéine essentielle au sein de nos neurones ; elle joue un rôle dans leur communication et consolide leur charpente en stabilisant les microtubules, des structures essentielles pour le transport des nutriments. Dans la maladie d’Alzheimer, Tau se décroche des microtubules, ce qui les fragilise. Elle s’enchevêtre ensuite en agrégats anormaux, les fibrilles, qui perturbent le fonctionnement des neurones et finissent par les détruire.

Le projet RiboTAUxic creuse une piste inédite sur les origines de ce dysfonctionnement : les agrégats de Tau pourraient provenir d’erreurs lors de sa fabrication. Le ribosome est la machinerie cellulaire chargée de fabriquer les protéines dans les cellules. En temps normal, il lit l’information génétique et l’interprète pour produire une protéine fonctionnelle. Dans le cas d’Alzheimer, il se tromperait sur le début du message génétique en fabriquant une version de Tau plus courte, qui déclencherait la formation des fibrilles. Ces éclairages pourraient permettre d’agir directement à la source de la maladie d’Alzheimer.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

Le fer est indispensable à la survie des bactéries car il intervient dans de nombreux processus cellulaires. Pour limiter la prolifération de pathogènes, notre organisme le rend difficilement accessible. Face à cette pénurie, de nombreuses bactéries produisent ou récupèrent des sidérophores (du grec sideros, « fer » et phore, « porteur »). Ces molécules capturent le fer dans l’environnement, et le ramènent à l’intérieur de la bactérie. 

Les scientifiques du projet IRUPP cherchent à comprendre toutes les différentes façons dont dispose une bactérie pour absorber du fer via les sidérophores. En faisant varier les contextes et en combinant biologie moléculaire et modèles mathématiques, ils étudient les voies les plus efficaces dans chaque situation. Une meilleure compréhension de ces processus pourrait permettre de contourner la résistance des bactéries en les privant de fer. Elle ouvrirait aussi la voie à de nouveaux traitements utilisant les sidérophores pour importer des antibiotiques au sein-même des bactéries.

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

Un sismomètre est un capteur qui mesure et enregistre les vibrations du sol, le plus souvent provoquées par des séismes ou des activités humaines. Lorsqu’ils sont rassemblés en réseau, les sismomètres permettent de mieux connaître, comprendre et anticiper les risques sismiques.

Le projet PrESENCE porté par des géophysiciens innove en déployant un réseau de sismomètres à bas-coût chez des particuliers en Alsace. Ces capteurs permettent d’obtenir de nombreuses données de surveillance sismique en temps réel, tout en constituant une communauté de citoyens impliqués et experts. Le déploiement de ces instruments dans des zones urbaines implique la présence de signaux parasites provenant par exemple de la circulation automobile ou des appareils électroménagers. En croisant les informations des différents sismomètres du réseau, les chercheurs pourront développer un système d’identification et de filtration automatique de ces perturbations, afin d’isoler les signaux sismiques pertinents.

© Illustration par Fix pour le CNRS Alsace

L’écorce terrestre est constituée d’une douzaine de plaques flottant sur le manteau terrestre qui s’écartent, se chevauchent ou coulissent les unes par rapport aux autres : c’est la tectonique des plaques. Ces mouvements expliquent entre autres phénomènes la divergence des continents, la formation des montagnes, des volcans et des failles ou encore les séismes. 

Lorsqu’une plaque tectonique se rompt, l’espace créé entre les nouvelles plaques laisse place à un océan. C’est le cas de la plaque européenne et de la plaque ibérique, autrefois accolées, qui sont aujourd’hui séparées par le golfe de Gascogne. Les géologues et géophysiciens marins du projet FirstMove cherchent à reconstituer de façon précise l’histoire de cette séparation en étudiant des images très précises du sous-sol marin. Ces images sont réalisées à partir d’ondes sonores, générées par des canons à air, qui traversent les couches géologiques à la manière d’une échographie. Ces données, combinées à des mesures de gravimétrie et de magnétisme, permettent de mieux observer et comprendre les processus géologiques en jeu lors de la naissance d’un océan.

© Illustration par Thomas Martin-Mennetrier pour le CNRS Alsace

Chez les plantes, la tolérance désigne leur capacité à continuer à pousser et se développer normalement malgré la présence d’un virus. Contrairement à la résistance où la plante cherche à éliminer le virus, la tolérance permet à la fois à la plante et au virus de coexister. Le virus continue à se multiplier, mais la plante ne présente pas ou peu de symptômes. Cette stratégie limite l’affaiblissement de la plante et réduit les risques que le virus mute en une forme plus agressive. Dans la nature, cette tolérance est fréquente puisqu’on estime que 80% des plantes sont infectées par au moins un virus alors que peu développent des symptômes graves.

Les biologistes du projet GreenTolerance étudient les mécanismes moléculaires derrière ce phénomène. Ils tentent plus spécifiquement à déterminer comment une plante modèle, l’arabette des dames, survit à des virus comme le virus de la mosaïque du tabac ou celui de la mosaïque du colza. Une meilleure compréhension de la tolérance pourrait contribuer à la sélection de variétés agricoles plus tolérantes, pour une agriculture durable.

© Illustration par Violaine Leroy pour le CNRS Alsace

L’uridylation est un processus naturel par lequel des lettres « U » sont ajoutées à l’extrémité des instructions qui permettent aux cellules de fabriquer des protéines : les ARN messagers. Chez les plantes, cette modification agit comme un système de contrôle : elle permet de détruire les instructions inutiles ou dangereuses ou d’empêcher leur accumulation, évitant ainsi certains dysfonctionnements.

Dans le projet SeedUTail, les chercheurs étudient comment l’uridylation influence plus spécifiquement le développement des graines. Ils étudient pour cela la plante modèle « Arabette des dames ». Sans ces étiquettes « U », les graines de l’arabette peuvent sortir de leur dormance, un état de repos indispensable à sa survie, en germant trop tôt. Une meilleure compréhension de ce mécanisme pourrait permettre d’améliorer la qualité des graines, leur longévité ou encore de renforcer leur résistance aux stress environnementaux comme la sécheresse ou le froid.