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A présent, place aux publications scientifiques en langue française, à découvrir sans tarder.
La science est comme un jeu d'enfant: si tu ne fais pas de fautes, tu n'apprends rien.
Le calcul pour les Big Data et l’Intelligence Artificielle, pp.138-141, A paraître
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Depuis les années 1960, les scientifiques utilisent la dynamique moléculaire pour comprendre le monde microscopique, en particulier le fascinant processus de repliement des protéines. Ce défi complexe, qui consiste à prédire comment une chaîne d'acides aminés trouve sa forme finale, a stimulé d'importantes innovations technologiques. Les années 2000 ont vu l'émergence des supercalculateurs dédiés comme Blue Gene d'IBM, suivis par le remarquable projet de science participative Folding@Home qui a mobilisé des ordinateurs personnels du monde entier. Un tournant majeur est survenu avec l'arrivée du supercalculateur Anton, spécialement conçu pour ces simulations, et l'utilisation des cartes graphiques (GPU) qui ont démocratisé le calcul haute performance. Plus récemment, l'intelligence artificielle a révolutionné le domaine, notamment avec AlphaFold2 de DeepMind et ESMFold de Meta, capables de prédire les structures protéiques avec une précision inédite. Ces avancées, couronnées par le prix Nobel de chimie 2024, ouvrent la voie à une nouvelle ère du calcul moléculaire, symbolisée par l'arrivée des calculateurs exaflopiques comme la future machine en France, promettant des découvertes encore plus spectaculaires dans notre compréhension du monde moléculaire.
C.M. Pradier, O. Parisel, F. Teyssandier. Etonnante chimie. Découvertes et promesses du XXIè siècle, CNRS Editions, pp.182-187, 2021, 978-2-271-13652-7
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La chimie n’a jamais été aussi présente dans notre quotidien, et notre avenir rarement aussi dépendant de ses développements. Transformer le CO2 en carburant vert, reproduire des organes par impression 3D, élaborer des molécules visant à mieux soigner des pathologies : les routes que pourrait suivre notre futur se découvrent à travers la cinquantaine de petites histoires étonnantes qui vous sont proposées dans ce livre. Vous lirez aussi que certains chimistes sont mieux connus pour d’autres activités : vous doutiez-vous que l’écrivain Primo Levi, que le musicien Borodine, ou encore la chancelière Angela Merkel étaient aussi des chimistes de talent ? Cet ouvrage rassemble les contributions de dizaines de scientifiques, femmes et hommes qui, enthousiastes, mènent des recherches de pointe un peu partout en France. Leurs récits surprenants vous mèneront de la chimie des océans à celle des nuages, au sein même des molécules. Parfums de l’Antiquité, secrets de nos grands peintres, arôme des vins ou de la cuisine : la chimie est également à la source de grands et petits plaisirs. Préparez-vous à un voyage inattendu, au cœur de la matière et de ses transformations.
Les représentations des molécules ont pris une place importante dans la communication d’idées, la génération d’hypothèses sur les mécanismes biologiques et l’analyse de simulations moléculaires. Pourtant, les dispositifs pour les observer et les manipuler restent souvent cantonnés aux deux dimensions des écrans et à l’interaction limitée d’une souris et d’un clavier. D’autres solutions plus performantes et à portée de tous existent, notamment avec les dernières évolutions de la réalité virtuelle pour le grand public. Des adaptations sont néanmoins nécessaires pour bénéficier pleinement des avantages liés à l’utilisation de la réalité virtuelle pour la visualisation scientifique. Cet article présente quelques exemples réalisés avec le logiciel UnityMol. En plus des applications directes dans l’enseignement, le changement de paradigme d’interaction et la perception accrue de la profondeur et des formes des molécules biologiques facilitent dès à présent la compréhension de ces systèmes complexes et amèneront certainement à la découverte de nouveaux savoirs scientifiques.
Journées de l’Association Française de Réalité Virtuelle (AFRV), 2013, Laval, France
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De nombreuses techniques de navigation pour explorer des environnements virtuels ont été proposées. Cependant, la plupart de ces techniques sont guidées soit par un contexte d’interaction, ou par une motivation de reproduire une navigation proche des conditions écologiques. Cependant dans certaines situations particulières, comme en exploration de données scientifiques, les objets virtuels explorés sont très éloignés de l’expérience réelle de l’utilisateur. La conception de paradigme de navigation adapté aux objets scientifiques est donc plus complexe, et nécessite de prendre en compte les caractéristiques de ces objets, ainsi que le type de tâches à réaliser sur ces objets dans un environnement virtuel. Il existe peu de travaux liés à la conception de paradigmes de navigation guidée par le contenu et la tâche en visualisation scientifique, pourtant cette problématique est cruciale dans ce contexte, quelque soit le degré d’immersion. Nous présentons donc dans ce papier un travail en cours sur la conception d’un paradigme de navigation basé sur le contenu et sur la tâche, appliqué à l’exploration de données de biologie structurale.
Les nanotechnologies : un nouveau paradigme, Les Cahiers de l’ANR - n°5, 2012, pp.47
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Les nanosciences et nanotechnologies font depuis plus de vingt ans l'objet de travaux nombreux, au sein et à l'interface de disciplines scientifiques multiples, comme la physique, la chimie, les STIC, la biologie, les sciences de l'ingénieur ou les sciences humaines et sociales. Les recherches sur les nanotechnologies suscitent des espoirs importants en raison des propriétés particulières de la matière à l'échelle nanométrique qui permettent d'envisager de nouvelles fonctions jusqu'ici inimaginables. Le présent cahier décrit les évolutions du paysage scientifique et institutionnel en France depuis 2006, avec des comparaisons à d'autres institutions européennes et mondiales. Il présente des projets financés par l'ANR couvrant à la fois des aspects fondamentaux des recherches et des travaux à visée applicative et économique impliquant des partenaires du monde socioéconomique. Les risques toxicologiques et écotoxicologiques liés aux nanotechnologies, les aspects éthiques et déontologiques sont également pris en compte.
Matthieu Chavent, Marc Baaden, Éric Hénon, Serge Antonczak
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L'Actualité Chimique, 2012, 363, pp.42-46
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La chimie traite du monde moléculaire, abstrait à notre échelle. La représentation d'un objet chimique, du simple trait à la réalité augmentée, est devenue un outil pédagogique essentiel. Ces illustrations statiques ou dynamiques, indispensables en recherche, s'appuient sur des données expérimentales ou issues de calculs. Elles forment un pont idéal entre les connaissances accumulées en recherche et un contenu pédagogique, donnant l'occasion de mettre en lumière de manière efficace, au-delà des objets eux-mêmes, les modèles physiques qui gouvernent leur comportement. L'intégration de toutes ces ressources numériques au sein de l'enseignement supérieur est importante dès la première année. Au-delà de la simple mise à disposition, l'interaction encadrée de l'étudiant avec ces ressources et l'utilisation, même basique, des outils de calcul qui les ont générées, renforcent la compréhension des notions apprises et l'intérêt de l'étudiant pour la discipline.
Du réel à l'image, Congrès de l’AEIMS, Nov 2011, Strasbourg, France. pp.74-78
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Depuis les travaux de Léonard de Vinci, l’illustration scientifique a beaucoup évolué : passant de simples dessins à des représentations de plus en plus sophistiquées et complexes au fur et à mesure que les connaissances avançaient. Le passage du niveau macroscopique au niveau microscopique se fait, dans la réalité, de façon continue, mais en pratique des disciplines comme l’illustration médicale et l’illustration moléculaire appartiennent encore à des mondes différents. Ceci peut s’expliquer par une grande variété des objets à représenter.
Ces dix dernières années, la société a été le témoin de progrès importants en physique et en chimie de l’infiniment petit. Nos recherches dans ce domaine portent sur le développement et l’utilisation de simulations numériques pour l’étude des biomolécules. Ces simulations miment par exemple le comportement dynamique extrêmement complexe de molécules comme l’ADN, support de l’information génétique, ou comme les protéines, à la fois ouvriers et briques de la cellule. Ces macromolécules biologiques assurent leur fonction en interagissant sélectivement entre elles au cours d’un gigantesque « LEGOTM » moléculaire au cœur de l’usine cellulaire.
Sciences pharmaceutiques. Université Paris-Diderot - Paris VII, 2010
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La motivation première de mes travaux de recherche est de combiner des approches expérimentales et théoriques dans le domaine de la chimie physique pour atteindre une meilleure compréhension des phénomènes à l'échelle atomique. Mes travaux en cours traitent de systèmes d'intérêt biologique concernant les processus membranaires et des phénomènes accessibles par des méthodes de nanomanipulation. Les problèmes de la biophysique et biochimie sont au coeur de mes recherches. J'ai effectué des simulations complexes de protéines membranaires dans une bicouche lipidique qui se sont montrées tout à fait complémentaires et révélatrices par rapport aux études expérimentales de biologie structurale. Une récente collaboration exploitant cette complémentarité a donné lieu à une publication dans la revue Nature en début 2009. [[i]] Les travaux récents visent à développer des approches combinant la réalité virtuelle avec les simulations moléculaires. [[ii]] Les systèmes biologiques étudiés présentent à la fois un intérêt physico-chimique, biologique et médical et peuvent atteindre un grand nombre d'atomes. En parallèle, je mène un travail de fond sur les méthodes de simulation et des approches novatrices. [[i]] N. Bocquet, H. Nury, M. Baaden, C. Le Poupon, J.P. Changeux, M. Delarue et P.J. Corringer: "X-ray structure of a pentameric ligand-gated ion channel in an apparently open conformation", 2009, Nature, 457, 111-114. [[ii]] O. Delalande, N. Férey, G. Grasseau et M. Baaden : "Complex Molecular Assemblies at hand via Interactive Simulations", 2009, J. Comput. Chem., 30, 2009, 2375-2387.
Le calcul intensif: technologie clé pour le futur, Les Cahiers de l'ANR - n° 3, 2010, pp.71
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L'article concerne un laboratoire virtuel qui permet aux chercheurs d'étudier des molécules et des matériaux biologiques à l'échelle moléculaire et atomique. Cet objectif est atteint grâce à l'utilisation de la visualisation, de la réalité virtuelle et des simulations interactives, qui ont considérablement progressé au cours de la dernière décennie, en particulier dans le domaine des nanotechnologies. L'objectif de ce laboratoire virtuel est de créer un outil interactif de manipulation des structures moléculaires sur ordinateur. L'approche pour explorer ce laboratoire virtuel combine des simulations moléculaires avec des techniques de réalité virtuelle et d'infographie. Les chercheurs peuvent observer le mouvement des molécules en temps réel et interagir avec elles en les saisissant, en les étirant et en les manipulant, en fournissant un aperçu de la déformation et de la disposition de ces structures complexes, qui est crucial pour comprendre les causes sous-jacentes des maladies. Ce projet de recherche est coordonné par le CNRS et implique plusieurs institutions, dont l'Université d'Orléans, l'INRIA Grenoble et le CEA / DIF. Le projet a démarré en 2008 et a reçu un financement de l'ANR.
Philippe Hapiot, Mustapha Abdelmoula, Xavier Assfeld, Jean Aupiais, Marc Baaden, Jean-Francois Bergamini, Philippe Bertani, D. Borgis, Catherine Combellas, Marine Cotte, Odile Eisenstein, François Guillaume, Bernard Legube, Elisabeth Lojou, Dimitra Markovitsi, Arnaud Marquette, François Maurel, Keitaro Nakatani, Jean Pierre Pereira-Ramos, Alain Walcarius, Henri Wortham
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RAPPORT DE CONJONCTURE 2010 du Comité national de la recherche scientifique, CNRS Editions, pp.243-263, 2010, 978-2-271-07263-4
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Comme indiqué dans son intitulé, le domaine d’expertise de la section 13 est celui de la physico-chimie, discipline frontière par excellence. Il ressort que les thématiques abordées dans ce rapport de conjoncture couvrent de larges domaines disciplinaires. Nous nous promènerons donc de la chimie théorique, aux spectroscopies, à l’électrochimie et la photo-chimie, jusqu’aux sciences analytiques et leurs applications vers l’environnement ou le patrimoine. On retrouve au centre de ces activités, la modélisation (un des piliers de la section 13) et le besoin constant de développer de nouvelles méthodologies en rapport avec les avancées récentes. Cette diversité thématique explique la longueur un peu hors norme de ce document.
Axel Kahn, Sebastien Fleuret, Sébastien Descotes-Genon, Nicolas B. Garnier, Carole Levenes, Hirac Gurden, Ina Reiche, Nicolas Ginet, Laurence Gay, Cécile Viollet, Ute Christine Rogner, Sylvie Guillerme, Marc Baaden, Isabelle Draelants
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2009, Connaissance et savoirs, 978-2-7539-0164-3
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Les chercheurs font rarement la une des journaux : l'annonce des prix Nobel, de rares manifestations, les polémiques de quelques grandes figures médiatiques, la réponse ciblée à une inquiétude suite à un phénomène de société, à cela se résume le plus souvent leur présence sur la scène médiatique. Que signifie être chercheur dans un contexte sociétal mouvant ? Quels sont les plaisirs et les difficultés de ce métier en pleine évolution ? En quoi consiste-t-il ? Comment et pourquoi devient-on chercheur ? Ce livre soulève ces quelques questions par le biais de témoignages de chercheurs d'horizons très divers, récemment recrutés au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). L'initiative de ce livre est née à la suite de journées d'études axées sur les potentialités des itinéraires professionnels des chercheurs. Celles-ci ont mis en évidence de nombreux points communs malgré la diversité des parcours de « jeunes chercheurs » : des ressentis, des questions, des constats similaires, appuyés pourtant sur des expériences différentes. Les treize auteurs évoquent, au travers de leurs témoignages, toujours passionnés, parfois drôles, souvent émouvants, leurs « itinéraires » de chercheurs.
Autre. Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩
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Les travaux présentés dans cette thèse démontrent l'utilité des simulations de dynamique moléculaire pour l'étude de processus complexes de reconnaissance moléculaire en solution, de complexation et de l'extraction liquide-liquide, avec un regard particulier porté sur les événements microscopiques qui se produisent à l'interface entre deux liquides non miscibles. Des études préliminaires concernent la représentation adéquate des cations trivalents terres rares La3+, Eu3+ et Yb3+ dans les simulations de dynamique moléculaire classiques, en explorant des aspects structuraux et énergétiques d'un système modèle caractérisé expérimentalement, impliquant des ligands de type pyridine dicarboxamide. La complexation de ces cations par un calixarène développé récemment a été étudiée montrant des caractéristiques inattendues, notamment la position du cation dans le complexe. Une étude expérimentale indépendante publiée par la suite a confirmé ces résultats. Un autre volet de ce travail concerne des systèmes d'extraction liquide- liquide industriels impliquant le tri-n-butyl phosphate (TBP) comme co- solvant, extractant, surfactant et agent de synergie. Nous examinons 1) des effets de concentration avec des simulations de jusqu'à 60 TBP à l'interface eau/chloroforme, 2) l'acidité de la phase aqueuse en considérant des modèles neutre et ionique de HNO3 et 3) des aspects de synergie dans des systèmes d'extraction mixtes TBP/calixarène. Ces simulations apportent les premières vues microscopiques de tels phénomènes. Enfin, nous avons simulé les aspects énergétiques du transfert d'un soluté à travers l'interface eau/chloroforme. Le potentiel de force moyenne d'un tel processus a été calculé et par des méthodes standards et par des approches nouvelles.
CC BY-NC-SA 4.0