Exploration non-invasive de la microstructure du cervelet par résonance magnétique
Pour mieux diagnostiquer et suivre l’évolution des maladies du cerveau, il est nécessaire de développer des “biopsies non-invasives”, afin d’accéder à l’état des types cellulaires constituant le tissu cérébral et sa composition, sans ouvrir la boîte crânienne. Les efforts de recherche en imagerie par résonance magnétique (IRM) visent à relever ce défi, mais ils manquent souvent de spécificité cellulaire à cause de la nature ubiquitaire de l’eau. La spectroscopie par résonance magnétique pondérée en diffusion (dMRS) mesure, dans une région donnée, la diffusion de molécules intracellulaires et partiellement spécifiques. Elle dessine une base solide pour accéder aux différents types cellulaires de manière non-invasive. Parmi les questions d’intérêt, séparer les contributions au signal des différents neurones du cervelet contribuerait à suivre et comprendre les troubles ataxiques et neurodéveloppementaux. Le cervelet ne représente que 10% du volume du cerveau, mais contient plus de la moitié de ses neurones, dont notamment les cellules de Purkinje, grandes et très complexes, et les cellules granulaires, petites et rondes, ayant des fonctions et un métabolisme très différents. Le projet de thèse a pour objectif de dissocier la contribution au signal de ces cellules grâce à des stratégies complémentaires: une approche classique de la dMRS augmentée d’une approche quantique, tout en confrontant ces développements à l’état de l’art des méthodes de l’IRM de la microstructure.
Rôle de la protéine JMY dans le développement cérébral humain et la radiorésistance des cellules souches de glioblastome : des organoïdes cérébraux au criblage thérapeutique
La protéine JMY est un régulateur important du cytosquelette d’actine, impliqué dans la migration et la morphogenèse cellulaires. Exprimée dans le cerveau en développement, elle est associée à plusieurs processus clés de la neurogenèse, tels que la formation des neurites, la dendritogenèse, la myélinisation et la migration neuronale. Toutefois, son rôle spécifique dans le développement cérébral humain demeure mal caractérisé
Par ailleurs, nos travaux montrent que JMY joue un rôle central dans la physiopathologie du glioblastome, une tumeur cérébrale très agressive. Après irradiation, les cellules souches de glioblastome augmentent leur capacité de migration et d’invasion via une voie impliquant HIF1a et JMY. Cette activation favorise la formation de structures riches en actine appelées microtubes tumoraux, associées à la résistance thérapeutique.
Ce projet vise à étudier JMY comme un régulateur commun du neurodéveloppement et de la plasticité tumorale.
Dans un premier axe, nous analyserons l’impact de sa déficience dans des organoïdes cérébraux humains dérivés de cellules iPS, afin d’évaluer ses effets sur la prolifération, la différenciation et l’organisation corticale. son impact sur la neurogenèse et l’organisation corticale.
Dans un second axe, un criblage pharmacologique à haut débit sera réalisé pour identifier des inhibiteurs capables de bloquer la migration radio-induite des cellules souches tumorales de glioblastome.
Les résultats attendus permettront de mieux comprendre le rôle de JMY dans le cerveau humain et de proposer de nouvelles stratégies visant à limiter les récidives du glioblastome après radiothérapie.
De la physique Few-Body aux collisions d'antinoyaux
Sachant que les rares antinoyaux présents dans l'espace pourraient contenir des informations sur des mécanismes de production exotiques (e.g. annihilation ou désintégration de la matière noire), leur étude est devenue un domaine à fort impact, reliant physique nucléaire, astroparticule et mesures (accélérateurs). Cependant, l'interprétation des recherches actuelles et futures sur les antinoyaux est limitée par le manque de données nucléaires : les processus de diffusion à basse énergie, d'annihilation et de désintégration des antinoyaux sur la matière ordinaire sont difficiles à mesurer directement. Cela motive une stratégie fondée sur la théorie. Notre projet adopte une approche "bottom-up" : description ab initio des systèmes nucléaires et des collisions d'antimatière les plus simples à basse énergie, identification des mécanismes sous-jacents d'annihilation à plusieurs corps, puis propagation de ces contraintes à la modélisation des interactions à l'échelle du noyau et à des énergies plus élevées. Nous visons à la fois à approfondir notre compréhension des interactions matière-antimatière au niveau nucléaire et à fournir des données validées pour les outils de simulation utilisés en astroparticules et pour les accélérateurs.
Transfert entre les deux champs : nous simplifions le problème pour le ramener au cas le plus simple pouvant être traité par la méthode ab initio, car dans INCL (Intra NuclearCascade of Liège), l'annihilation de l'antideuton est identifiée comme une annihilation avec un quasi-deuton dans un noyau cible. Deux questions clés doivent être abordées en partie à l'aide de calculs ab initio : 1. Quel quasi-deutéron interagira ? 2. Quel canal de sortie en résultera ?
Modélisation gyrocinétique de l'interaction non linéaire entre les instabilités induites par les particules énergétiques et la microturbulence dans les plasmas de tokamak
Les plasmas de tokamak sont des systèmes fortement non linéaires et hors équilibre thermodynamique, dans lesquels coexistent des instabilités de tailles très différentes, allant des grandes oscillations macroscopiques à la microturbulence. La présence d’ions énergétiques produits par les réactions de fusion ou par le chauffage auxiliaire renforce ces instabilités via des résonances ondes-particules. La microturbulence est responsable du transport de chaleur et de particules du plasma thermique, tandis que les instabilités induites par les particules énergétiques peuvent produire leur transport radial et, donc, leurs pertes. Ces deux phénomènes dégradent les performances des plasmas de tokamaks actuels et potentiellement aussi celles des plasmas en combustion comme dans ITER.
Des résultats récents montrent cependant que ces instabilités, longtemps étudiées séparément, peuvent interagir non-linéairement et conduire in fine à une amélioration inattendue du confinement du plasma.
L’objectif du projet est d’étudier ces interactions multi-échelles à l’aide du code gyrocinétique GTC, capable de simuler simultanément turbulence et instabilités de particules énergétiques. Ce travail vise à mieux comprendre les mécanismes non linéaires gouvernant le confinement et à identifier des régimes optimaux pour les futurs plasmas de fusion.
Roles de la cohésine dans la stabilité du génome
La cohésine, un complexe protéique en forme d'anneau, est essentielle à la stabilité du génome, à l'expression des gènes, à la cohésion des chromatides soeurs et la réparation de l'ADN. Elle forme des boucles intrachromosomiques pendant l'interphase, contribuant à l'organisation de la chromatine en rapprochant enhancers et promoteurs. La cohésine maintient également la cohésion des chromatides soeurs pendant la réplication de l'ADN et est impliquée dans la réparation des cassures double brin (DSB). En réponse aux dommages à l'ADN, la cohésine se lie aux DSB et renforce la cohésion induite par les cassures (DI-cohésion). De plus, nos travaux récents ont montré que la cohésine lie les extrémités des DSB sous forme d'oligomères (Phipps et al., 2025).
Ce projet de recherche s’inscrit dans le cadre d’un projet ANR qui explorera comment les dommages à l'ADN influencent les rôles de la cohésine dans la stabilité du génome. L’hypothèse centrale est que ces dommages activent des populations distinctes de cohésine avec des fonctions spécifiques, essentielles pour l’intégrité du génome. En utilisant Saccharomyces cerevisiae comme modèle, le projet vise trois objectifs : analyser l'impact des dommages sur la composition de la cohésine, étudier son oligomérisation dans l'attachement des DSB, et identifier les populations de cohésine impliquées dans la DI-cohésion.
La méthodologie combine approches biochimiques, génétiques et génomiques. Les tâches clés incluent l’identification de nouveaux interacteurs de la cohésine, l’étude des complexes dans des mutants spécifiques, et l’analyse des modifications post-traductionnelles.
Ce projet fournira une compréhension approfondie des multiples rôles multiples de la cohésine dans la stabilité du génome, au-delà de sa fonction classique de cohésion des chromatides soeurs.
Modélisation de la distribution du redshift des galaxies lentillées d'Euclid pour des analyses au niveau du champ
La mission Euclid fournira des données sur les lentilles gravitationnelles faibles avec une précision sans précédent, ce qui pourrait révolutionner notre compréhension de l'énergie noire et de la croissance des structures cosmiques. Pour en extraire toute la richesse informative, il faut aller au-delà des analyses standard. Afin d'exploiter au mieux ces données, le projet OCAPi analysera les cartes de lentille gravitationnelle d'Euclid directement au niveau des pixels. Cette approche, connue sous le nom d'inférence au niveau du champ, permet de capturer toutes les informations et d'obtenir des contraintes jusqu'à 5 fois plus précises sur les paramètres cosmologiques (Porqueres et al. 2022, 2023).
Cette précision accrue nécessite toutefois une modélisation précise des données. L'un des principaux défis de l'étalonnage dans les relevés de lentilles gravitationnelles faibles est la distribution des galaxies lentillées en fonction du redshift. Les méthodes d'étalonnage actuelles ont été conçues pour les analyses standard et peuvent ne pas être suffisamment précises pour les techniques au niveau du champ. Il est essentiel de quantifier les exigences de précision et de développer des méthodes capables de les atteindre afin de permettre l'analyse au niveau du champ des données d'Euclid et de libérer tout le potentiel scientifique.
L'objectif de ce projet de doctorat est de développer un nouvel échantillonneur de redshifts pour la lentille gravitationnelle faible, conçu pour répondre aux exigences de précision de l'inférence au niveau du champ. Cet échantillonneur combinera des modèles physiques de populations de galaxies avec des techniques d'apprentissage automatique flexibles. La thèse contribuera à maximiser le potentiel des données de lentille gravitationnelle faible d'Euclid et à faire progresser notre compréhension de la formation des structures cosmiques.
Optimisation de la dégradation enzymatique du PLA pour la production de biohydrogène (BioH2) par photofermentation.
Ce projet de thèse propose une approche innovante pour produire du biohydrogène (BioH2) à partir de la dégradation enzymatique du PLA (acide polylactique), un bioplastique difficile à recycler. L’objectif est d’optimiser l’hydrolyse du PLA en acide lactique, un substrat directement métabolisable par des bactéries pourpres non sulfureuses (PNSB) pour générer du BioH2 en conditions anoxygéniques. Le travail consistera à sélectionner des estérases performantes (en collaboration avec le Génoscope CEA), à les exprimer de manière soluble dans des hôtes modèles (E. coli, levures, PNSB), et à optimiser les conditions réactionnelles (pH, température, concentration) pour maximiser la production d’acide lactique. Une seconde phase visera à améliorer la photofermentation dans un photobioréacteur (PBR) équipé de systèmes de contrôle avancés (LED, IA, CFD). Ce projet, financé par le CEA et le PUI Grenoble Alpes, s’inscrit dans une démarche d’économie circulaire et vise à développer un procédé scalable pour valoriser les déchets PLA en énergie renouvelable, en lien avec les enjeux de la transition énergétique
Résilience des plasmas de fusion en environnement métallique, de WEST à ITER
La fusion nucléaire par confinement magnétique constitue une option attractive pour contribuer au mix énergétique futur, et le projet ITER concrétisera dans la décennie à venir une nouvelle étape dans le développement scientifique et technologique de cette filière en produisant plus d’énergie de fusion que d’énergie déposée dans le plasma pour le maintenir en régime de combustion. Mais dans une centrale à fusion, le mur de la chambre de combustion sera soumis à de fortes contraintes thermiques, neutroniques, et devra en outre limiter le piégeage des isotopes de l’hydrogène utilisés pour la réaction nucléaire. Le matériau considéré comme le meilleur compromis est le tungstène, un métal dont la température de fusion élevée et l’absence d’affinité chimique avec l’hydrogène sont les principaux atouts. Son numéro atomique élevé le rend cependant fortement rayonnant dans le plasma où se produisent les réactions, au détriment du confinement de l’énergie et des performances. Il est donc crucial de bien comprendre, à la fois sur les machines actuelles et par la simulation sur ITER, quels impacts ont les inévitables poussières de tungstène (observées sur le tokamak WEST) sur le transport turbulent, la stabilité magnéto-hydro-dynamique, et au final sur la réalisation d’un scénario viable pour la fusion nucléaire. Ces aspects formeront les jalons du projet de thèse, combinant l’analyse expérimentale sur WEST au CEA et sa validation par des simulations intégrant tous les aspects pertinents, et la projection à la situation sur ITER. Ce travail se fera en collaboration avec ITER, l’UKAEA (Royaume-Uni) pour le code de simulation, le CNR-Milan pour le code de trajectoire des poussières de tungstène, et les équipes du CEA à l’IRFM.
Caractérisation in situ et en temps réel de nanomatériaux par spectroscopie de plasma
L'objectif de cette thèse est de développer un dispositif expérimental permettant de réaliser l'analyse
élémentaire in situ et en temps réel de nanoparticules lors de leur synthèse (par pyrolyse laser ou pyrolyse
par flamme). La spectrométrie d'émission optique de plasma induit par laser (Laser-Induced Breakdown
Spectroscopy: LIBS) sera utilisée pour identifier les différents éléments présents et de déterminer leur
stoechiométrie.
Les expériences préliminaires menées au LEDNA ont montré la faisabilité d'un tel projet et en particulier
l'acquisition d'un spectre LIBS d'une nanoparticule unique. Néanmoins le dispositif expérimental doit être
développé et amélioré afin d'obtenir un meilleur rapport signal sur bruit, de diminuer la limite de détection, de
tenir compte des différents effets sur le spectre (effet de taille des nanoparticules, de composition ou de
structure complexe), d'identifier et de quantifier automatiquement les éléments présents.
En parallèle, d'autres informations pourront être recherchées (via d'autres techniques optiques) comme la
densité de nanoparticules, la distribution de taille ou de forme.
Étude de l’écoulement elliptique des hadrons charmés dans les collisions ions lourds avec LHCb?
Le projet FLOALESCENCE s’inscrit dans le cadre de l’étude expérimentale de la matière de QCD et de la transition de phase entre plasma de quarks et de gluons (QGP) et matière hadronique.?Ce plasma, formé quelques microsecondes après le Big Bang, peut être recréé aujourd’hui dans les collisions plomb-plomb ultra-relativistes au Grand collisionneur de hadrons (LHC).
L’objectif du projet est de comprendre comment les quarks charmés se hadronisent lorsque le QGP se refroidit. Le doctorant travaillera au sein de l’expérience LHCb, un détecteur unique par sa couverture en rapidité avant, permettant d’explorer une région de l’espace des phases encore inexplorée.
Le travail consistera à mesurer pour la première fois à LHCb l’écoulement elliptique (v2) des baryons charmés (?c+) et des mésons (D0), afin de tester les modèles de coalescence et de caractériser le degré de thermalisation des quarks charmés dans le milieu QGP.
Objectifs et missions:
- Extraire et analyser les signaux ?c+ et D0 dans les nouvelles données Pb–Pb enregistrées par LHCb (2024–2025).
- Développer et appliquer une méthode d’analyse innovante de l’écoulement elliptique, fondée sur la reformulation de la méthode des Zéros de Lee–Yang.
- Mettre en place une métrique de multiplicité d’événement pour relier les observables de flux à la densité d’énergie du système.
- Comparer les résultats aux prédictions théoriques et aux mesures des autres expériences du LHC (ALICE, CMS).
Rédiger des publications scientifiques et présenter les résultats lors de conférences internationales.
Le/la doctorant.e acquerra :
- Une maîtrise avancée des outils d’analyse de données du LHCb (ROOT, Python, C++), y compris les techniques de classification par apprentissage automatique.
- Une expertise en physique des hautes énergies et en QCD, notamment sur les propriétés du plasma de quarks et de gluons et les phénomènes collectifs.
- Des compétences en analyse statistique et traitement de grands volumes de données.
- Une solide expérience du travail collaboratif international (au sein de la collaboration LHCb).
- Une formation polyvalente valorisable tant dans la recherche académique que dans les domaines de la data science, de l’ingénierie ou de la modélisation physique.