Biothérapie acellulaire aux propriétés immunomodulatrices optimisées pour la prévention des lésions d'organe en contexte traumatique
Les traumatismes graves causent chaque année plus de 5,8 millions de décès dans le monde, souvent associés à des hémorragies massives et à des défaillances multiviscérales (˜33 % des cas). La rhabdomyolyse, fréquente chez ces patients, résulte de la destruction des cellules musculaires et entraîne la libération de leur contenu dans la circulation. Cette complication favorise l’insuffisance rénale aiguë et la dysfonction hépatique. Actuellement, aucun traitement spécifique n’existe; la prise en charge reste essentiellement symptomatique. Les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) sont largement utilisées pour leurs propriétés immunomodulatrices et régénératrices. Des études précliniques ont montré que des CSM préconditionnées par l’IL-1ß peuvent prévenir les lésions rénales et hépatiques ainsi que réduire la perméabilité vasculaire après un choc hémorragique. Leur efficacité repose sur la sécrétion de facteurs solubles et de vésicules extracellulaires, appelés produits acellulaires. Une méthode de production à grande échelle et de qualité clinique de ces produits, basée sur la filtration à flux tangentiel, a été développée. Ces produits présentent une activité immunomodulatrice et un effet hépato-protecteur démontré expérimentalement. Prêts à l’emploi et faciles à stocker, ils représentent une alternative prometteuse aux thérapies cellulaires dans les contextes d’urgence. L’objectif de la thèse est d’optimiser les propriétés immunomodulatrices et anti-inflammatoires de ces produits acellulaires en favorisant l’expression de deux molécules clés de tolérance immunitaires PDL1 et HLA-G. Nous évaluerons les interactions entre les produits ainsi optimisés et différentes cibles immunitaires in vitro, puis in vivo dans un modèle de choc hémorragique traumatique déjà mis en place (modèle rat).
Influence du cytomégalovirus sur les réponses immunitaires tissulaires chez le primate non humain (INCYTISS)
La plupart des travaux en immunité anti-infectieuse visent à caractériser les réponses dirigées contre les pathogènes et à identifier les leviers permettant leur optimisation. Il est désormais essentiel d’intégrer la variabilité interindividuelle liée à l’âge, au sexe, au statut métabolique et à l’historique infectieux, qui influence fortement ces réponses.
L’expertise d’IDMIT en modélisation préclinique des infections virales offre un cadre privilégié pour explorer ces déterminants. L’infection par le cytomégalovirus (CMV) constitue un modèle pertinent en raison de sa prévalence élevée, de ses effets contrastés selon l’âge et de son lien avec le vieillissement immunitaire. Si les données épidémiologiques indiquent que la séroprévalence du CMV influence la réponse à d’autres infections ou à la vaccination, les mécanismes sous-jacents restent mal élucidés. Nous faisons l’hypothèse d’effets hétérogènes liés à la diversité des interactions hôte–virus selon les sites de persistance.
Ce projet vise à caractériser, chez le primate non humain, les réponses immunitaires anti-CMV dans le sang et les tissus, chez des individus jeunes et âgés, puis au cours d’une infection chronique par le SIV. L’objectif est d’évaluer (i) les différences de dissémination et de réponse immunitaire selon l’âge, (ii) la valeur prédictive des marqueurs sanguins vis-à-vis des paramètres tissulaires, et (iii) les interactions entre infections CMV et SIV.
Ces travaux contribueront à orienter le développement de stratégies vaccinales ciblant les effets délétères du CMV et la modulation tissulaire des réponses immunitaires.
Matière active : auto-organisation des fuseaux mitotiques
Le fuseau mitotique est une structure du cytosquelette essentielle qui permet la séparation des chromosomes lors de la division cellulaire. Ce projet cherche à identifier les principes physiques qui contrôlent l'assemblage de ces fuseaux en utilisant un système simplifié biomimétique, composé uniquement de microtubules et de moteurs moléculaires. Nous utiliserons des moteurs de polarités opposées associés à des microtubules dynamiques pour comprendre comment ces composants s'organisent par séparation de phase active. En effet, des expériences préliminaires ont démontré que ces systèmes reconstitués peuvent spontanément former des structures bipolaires ressemblant aux fuseaux mitotiques. Nous proposons maintenant d'encapsuler ces composants moléculaires dans des compartiments de géométrie contrôlée afin de reconstruire une structure bipolaire minimale capable de s'allonger, se rétracter et séparer ses pôles organisateurs. Cette approche multidisciplinaire combinera des techniques biochimiques, physico-chimiques, de microscopie de pointe et d'analyse quantitative de l'évolution spatiale et temporelle du système. Le volet expérimental sera étroitement couplé à un volet théorique en collaboration avec le Pr Jean-François Joanny (Collège de France) pour développer un modèle physique de séparation de phase active qui permettra de mieux comprendre les mécanismes d'auto-organisation à l'échelle subcellulaire dans les organismes vivants.
Spectroscopie attoseconde de photoémission des gaz moléculaires et des liquides
L'objectif de cette thèse est de développer la spectroscopie de photoémission attoseconde des molécules en phases gazeuse et liquide à l'aide d'un nouveau système laser Ytterbium haute cadence. Ces études permettront de dévoiler en temps réel les processus de photoionisation en couche interne/externe et la dynamique de diffusion électronique.
Modélisation multi-échelle de l’émission d’ions de terres rares à partir de liquides ioniques sous champ électrique intense
L’objectif principal de cette thèse est de modéliser les mécanismes d’émission d’ions de terres rares à partir de liquides ioniques soumis à un champ électrique intense, afin d’identifier les conditions favorables à l’émission d’ions faiblement complexés.
Il s'agira d’établir des critères rationnels pour la conception de nouvelles sources ILIS adaptées à l’implantation localisée de terres rares dans des dispositifs photoniques.
Le travail de thèse s’appuiera sur des simulations de dynamique moléculaire à grande échelle, reproduisant la région d’émission d’un cône de Taylor sous champ électrique.
Les simulations seront confrontées aux expériences d’émission menées en parallèle dans le groupe SIMUL en collaboration avec Orsay Physics TESCAN, utilisant une source ILIS prototype dopée en terres rares. Les comparaisons des mesures (spectrométrie de masse, distribution énergétique) permettront d’ajuster les modèles et de valider les mécanismes proposés.
Étude de la fission de l’uranium-235 induite par des neutrons de 0.5 à 40 MeV à NFS-SPIRAL2 avec le spectromètre FALSTAFF et le code FIFRELIN
Le projet présenté ici a un objectif double. Il s’agira pour notre équipe de réaliser (étalonnage, montage, prise et analyse des données) une première expériénce avec le détecteur FALSTAFF dans sa configuration à deux bras de détection. Une telle géométrie permettra la mesure en coïncidence des deux fragments émis par la fission déclenché par des neutrons rapides (entre 0,5 et 40 MeV environ sur la ligne de neutrons de SPIRAL2-NFS). L’utilisation de la cinématique directe permet de contrôler évènement par évènement la réaction détectée, notamment l’énergie d’excitation du noyau qui fissionne par la détermination de l’énergie cinétique du neutron incident.
Pour cette première expérience, nous employerons une cible de 235U, dont la fission dans les réacteurs nucléaires est au coeur de leur principe de production d’énergie. Ainsi, une compréhension extrêmement détaillée de la fission de ce noyau déclenchée par les neutrons est indispensable. Cette mesure complète qui inclura non seulement l’identification des deux fragments de fission mais également la détermination de leur cinématique sera pratiquement une première scientifique dans la méthode de la cinématique directe où le faisceau de neutrons et dirigé sur la cible d’uranium. Pour permettre cette expérience, recommandée par le comité du GANIL et qui se fera en 2026, nous avons fait évoluer le spectromètre FALSTAFF améliorer ses performances de détection, notamment grâce au financement que la région Normandie nous a octroyé. Ce travail expérimental se complètera d’un travail détaillé sur un modèle théorique de la fission développé par nos collaborateurs du CEA-Cadarache auquel nos données avec FALSTAFF serviront de point de comparaison précis. Le test de ce modèle sur des données aussi complètes que celles de FALSTAFF n’a encore pas été réalisé.
Time-tagging précis et tracking des leptons dans des faisceaux de neutrinos de nouvelle génération avec des détecteurs PICOSEC-Micromegas de grande surface.
Le projet ENUBET (Enhanced NeUtrino BEams from kaon Tagging) vise à développer un faisceau de neutrinos « monitoré » dont le flux et la composition en saveurs sont connus avec une précision au pourcent près, afin de permettre des mesures de sections efficaces de neutrinos d’une précision inédite. Pour cela, le tunnel de désintégration est instrumenté pour détecter et identifier les leptons chargés issus des désintégrations de kaons.
Le Micromegas PICOSEC est un détecteur gazeux à microstructures rapide et à double étage d’amplification, combinant un radiateur Tcherenkov, une photocathode et une structure Micromegas. Contrairement aux Micromegas classiques, l’amplification s’y produit également dans la région de dérive, où le champ électrique est plus intense que dans la région d’amplification principale. Cette configuration permet d’atteindre des résolutions temporelles exceptionnelles, de l’ordre de 12 ps pour les muons et d’environ 45 ps pour les photoélectrons uniques, faisant du PICOSEC l’un des détecteurs gazeux les plus rapides jamais réalisés.
L’intégration de modules Micromegas PICOSEC de grande surface dans le tunnel de désintégration d’ENUBET permettrait un horodatage des leptons avec une précision inférieure à 100 ps, améliorant l’identification des particules, réduisant le pile-up, et facilitant la corrélation entre les leptons détectés et leurs kaons parents — une étape clé vers des faisceaux de neutrinos à flux contrôlé avec précision.
Dans le cadre de cette thèse, le candidat ou la candidate participera à l’optimisation et à la caractérisation de prototypes Micromegas PICOSEC de 10 × 10 cm², ainsi qu’à la conception et au développement de détecteurs de plus grande surface pour l’expérience nuSCOPE et l’instrumentation du hadron dump d’ENUBET.
Jonctions Tunnel Magnétiques aux limites
L'électronique de spin, grâce au degré de liberté supplémentaire apporté par le spin de l'électron, permet de déployer une physique du magnétisme à petite échelle très riche, mais également d'apporter des solutions technologiques de ruptures dans le domaine de la microélectronique (stockage, mémoire, logique...) ainsi que pour la mesure du champ magnétique.
Dans le domaine des sciences du vivant et de la santé, des dispositifs à base de magnétorésistance géante (GMR) ont fait la démonstration de la possibilité de mesurer à échelle locale les champs très faibles produits par les cellules excitables (Caruso et al, Neuron 2017, Klein et al, Journal of Neurophysiology 2025).
La mesure de l'information contenue dans la composante magnétique associée aux courants neuronaux (ou magnétophysiologie) peut en principe donner un descriptif du paysage neuronal dynamique, directionnel et différentiant. Elle pourrait ouvrir la voie à de nouvelles modalités dans les implants, grâce à leur immunité à la gliose et à leur longévité.
Le verrou actuel est la très petite amplitude du signal produit (<1nT) qui nécessite de moyenner le signal pour le détecter.
Les magnéto-résistances tunnel (TMR), dans lesquelles est mesuré un courant tunnel polarisé en spin, présentent des performances de sensibilité de plus d'un ordre de grandeur par rapport au GMR. Elles présentent cependant actuellement un niveau de bruit à basse fréquence trop élevée pour en tirer tout le bénéfice, notamment dans le cadre de la mesure de signaux biologiques.
L'objectif de cette thèse est de repousser les limites actuelles des TMR, en réduisant le bruit à basse fréquence, pour les positionner comme capteurs de rupture pour la mesure de signaux très faibles, et pour leur potentiel d'amplificateur de petits signaux.
Pour atteindre cet objectif, une première voie reposant sur l'exploration des matériaux composant la jonction tunnel, en particulier ceux de la couche magnétique dite libre, ou sur l'amélioration de la cristallinité de la barrière tunnel, sera déployée. Une seconde voie, consistant à étudier les propriétés intrinsèques du bruit à basse fréquence, en particulier dans des limites jusque-là inexplorées, en très basses températures où les mécanismes intrinsèques sont atteints, permettra de guider les solutions les plus prometteuses.
Enfin, les structures et approches les plus avancées sur l'état de l'art ainsi obtenues seront intégrées à des dispositifs permettant d'une part d'avoir des briques de base pour au delà de l'état de l'art et offrant de nouvelles possibilité pour les applications de l'électronique de spin. D'autre part, ces éléments seront intégrés à des systèmes pour la cartographie en 2D (voire 3D) de l'activité d'un système biologique global (réseau neuronal) et d’évaluer les capacités pour des cas cliniques (comme l’épilepsie ou la réhabilitation motrice).
Il est à noter que ces TMR améliorées pourront avoir d’autres applications dans les domaines d’instrumentation physique, de contrôle non destructif ou d’imagerie magnétique.
Observateurs explicables et IA interprétable pour accélérateurs supraconducteurs et identification d’isotopes radioactifs
Les accélérateurs du GANIL, SPIRAL1 et SPIRAL2, génèrent des données complexes dont l’interprétation reste difficile. SPIRAL2 souffre d’instabilités dans ses cavités supraconductrices, tandis que SPIRAL1 requiert une identification fiable des isotopes dans des conditions bruitées.
Ce projet de thèse vise à développer une IA interprétable fondée sur la théorie des observateurs, combinant modèles physiques et apprentissage automatique pour détecter, expliquer et prédire les anomalies. En intégrant des approches causales et des outils d’explicabilité comme SHAP et LIME, il renforcera la fiabilité et la transparence du fonctionnement des accélérateurs.
Excitations électroniques dans des nano-objets unidimensionels : description ab initio et connection avec l’intrication quantique
La compréhension des propriétés électroniques des électrons de valence dans les nano-objets est à la fois d’un intérêt fondamental et essentiel pour la conception de nouveaux dispositifs optoélectroniques. Dans ces systèmes, le confinement des électrons en basse dimensionnalité leur confère des propriétés exceptionnelles.
Ces propriétés sont liées aux caractéristiques fondamentales de la matière et aux fluctuations quantiques associées. Récemment, l’intrication quantique et l’information quantique de Fisher ont été directement mises en relation avec des propriétés spectroscopiques. Part ailleurs, ces propriétés spectroscopiques sont accessibles par des expériences, telles que l’absorption, la photoémission et la diffusion inélastique des rayons X.
Récemment, nous avons montré que le formalisme largement utilisé pour étudier les nano-objets isolés n’était pas adapté, et que les propriétés optiques qui en avaient été déduites en étaient affectées. Nous avons mis en évidence, théoriquement et expérimentalement, que dans les objets bidimensionnels la réponse optique contenait, en plus de la contribution transverse, une résonance de type plasmon, correspondant à une réponse longitudinale. Le rôle de l’interface s’est révélé déterminant. Le projet que nous proposons cette année consiste à reconsidérer les propriétés optiques des objets unidimensionnels.
Une fois la méthodologie établie pour décrire la fonction diélectrique macroscopique en 1D, nous explorerons ses liens avec l’intrication quantique et l’information quantique de Fisher, qui n’ont encore jamais été évaluées pour des systèmes à basse dimensionnalité.