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Médaille de l’innovation



Pousser plus loin la compréhension du monde en résolvant des équations mathématiques complexes, voilà ce qui passionne Raphaèle Herbin. Mais, pour cette scientifique, directrice de l’Institut de mathématiques de Marseille1, créer des passerelles avec d’autres disciplines est aussi vital que la résolution de ces équations. Spécialiste de l’analyse numérique des équations aux dérivées partielles, Raphaèle Herbin développe des algorithmes de modélisation et de simulation numérique aux nombreuses retombées technologiques et sociales.

Le palmarès 2017

«Les mathématiques constituent un langage universel, se réjouit la chercheuse. Grâce à elles, il est possible de travailler avec des biologistes, des chimistes, des ingénieurs ou des mécaniciens. À chaque fois, on apprend de nouvelles choses et j’adore ça. »

 Raphaële Herbin au tableau, à l’Institut de mathématiques de Marseille, le 27 avril 2017.

C’est ainsi que dans ses jeunes années de chercheuse à l’École polytechnique fédérale de Lausanne, elle travaille avec des collègues ingénieurs et chimistes sur la simulation numérique de piles au gaz naturel. Puis, à l’université de Chambéry, elle contribue à l’élaboration d’une théorie mathématique de la méthode des volumes finis. Arrivée à Marseille au Laboratoire d’analyse topologie et probabilités2, elle collabore avec des biologistes sur la mise au point de méthodes numériques pour la résolution d’équations de diffusion en lien avec la photosynthèse, et avec le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) sur les équations de la neutronique. Récemment, c’est avec l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) qu’elle développe une nouvelle classe d’algorithmes de simulation numérique, adaptés à la mécanique des fluides et destinés à des applications industrielles.  

Grâce aux mathématiques, il est possible de travailler avec des biologistes, des chimistes, des ingénieurs ou des mécaniciens.

« Pour ce projet, nous avons utilisé une méthode originale pour la résolution des équations de Navier-Stokes et d’Euler compressibles, qui décrivent le mouvement d’un fluide, explique la chercheuse.Nous avons abouti à de nouveaux solveurs de volumes finis à mailles décalées, capables de traiter toute la gamme des écoulements fluides – compressibles et incompressibles – rencontrés dans les études de sûreté relatives aux centrales nucléaires. »

Un véritable tour de force mathématique. Les solveurs apportent en effet des réponses sur le comportement de l’enceinte du réacteur lors d’un éventuel accident nucléaire, par exemple sa résistance à une déflagration. Ils contribuent ainsi à vérifier le dimensionnement des centrales vis-à-vis des risques technologiques. Les algorithmes développés sont aujourd’hui à la base du logiciel CALIF3S de l’IRSN, utilisé pour des calculs de sûreté nucléaire.

Mais la mathématicienne n’entend pas en rester là, car « la recherche ouvre sur plus d’inconnu et attise la soif de connaissance. » Déjà, d’autres systèmes complexes d’écoulements fluides modélisant des phénomènes à fort impact environnemental ou industriel sont à l’étude.

Jean-Pierre Nozières, virtuose de la spintronique

Incarnant la synthèse entre recherche fondamentale et application immédiate, Jean-Pierre Nozières est aujourd’hui un entrepreneur accompli. Ce physicien de formation est le fondateur du laboratoire Spintec3 et de quatre start-up, dont les deux dernières ont moins d’un an.

Pourtant, rien ne le prédestinait à une telle carrière. C’est par le hasard d’une rencontre qu’il entre dans le milieu de la recherche en 1987. Au sein du laboratoire Louis-Néel4, il réalise une thèse sur le développement d’un procédé de fabrication d’aimants permanents à haute performance, en collaboration avec une PME de Savoie. Il rejoint ensuite le centre de recherches d’IBM à San José (États-Unis), puis l’entreprise Applied Magnetics à Santa Barbara – « ma première expérience du champ de bataille qu’est la production en volume » – où il travaille sur les têtes de lecture magnéto-résistives pour les disques durs d’ordinateurs. Revenu en France au laboratoire Louis-Néel, il conduit des recherches sur l’enregistrement magnétique et le nanomagnétisme, puis s’oriente vers les mémoires magnétiques à accès aléatoire (MRAM).

Jean-Pierre Nozières (au centre), au laboratoire Spintec, à Grenoble, le 4 mai 2017.

Début 2000, il fait un constat déterminant : « Alors qu’une grande majorité des découvertes en spintronique provenait de chercheurs français, aucun des bénéfices industriels n’était réalisé sur le territoire. » Qu’à cela ne tienne : avec Bernard Dieny du CEA Grenoble, Jean-Pierre Nozières décide de fonder, en 2002, le laboratoire Spintec, dont il prend la direction. « L’idée était de réunir au sein du même laboratoire, de façon encore assez inédite en France, des chercheurs académiques, des technologues et des ingénieurs de l’industrie, pour créer des passerelles et accélérer le transfert technologique. » Très rapidement naît une première start-up, Crocus Technology, pour industrialiser la technologie MRAM alors développée au laboratoire. Jean-Pierre Nozières rejoint l’entreprise et en accompagne le développement pendant cinq ans, avant de reprendre la direction de Spintec en 2011.  Alors qu’une grande majorité des découvertes en spintronique provenait de chercheurs français, aucun des bénéfices industriels n’était réalisé sur le territoire.

Mais celui qui se définit volontiers comme un « essuie-glace, oscillant entre public et privé » n’en reste pas là. En 2014, il fonde sa seconde jeune pousse, eVaderis, avec une équipe de jeunes ingénieurs. La start-up conçoit des blocs de mémoire et des circuits à ultra-basse consommation pour l’Internet des objets. Suit, fin 2016, Antaïos, qu’il crée avec Gilles Gaudin, chercheur à Spintec, et qui développe une technologie de MRAM ultrarapides pour les processeurs de calcul. Et enfin Hprobe, une société créée en 2017 avec Laurent Lebrun, ancien chef d’entreprise, en vue d’offrir un équipement de contrôle en ligne pour la fabrication des MRAM.

« Chaque création de start-up part d’une idée, d’une vision. Le challenge consiste ensuite à la pousser plus loin, à convaincre les autres – parfois les inventeurs eux-mêmes – de son bien-fondé et à la faire aboutir. C’est très motivant. Créer de l’emploi est aussi gratifiant. »

Aujourd’hui, cet ancien chercheur a quitté la paillasse. Il assure la direction d’Antaïos, préside le conseil d’administration de Hprobe et prête son conseil scientifique à eVaderis. Comme un parent avec ses enfants, je souhaite que ces start-up croissent, s’enracinent dans le paysage et vivent une belle et longue vie. Avant, peut-être, la prochaine 

Jean-Marie Tarascon, de l’énergie au service du durable

De l’intuition, Jean-Marie Tarascon n’en manque pas. Pionnier des batteries lithium-ion, cet innovateur s’ingénie à résoudre l’un des plus épineux défis technologiques : inventer de nouvelles solutions de stockage de l’énergie, plus performantes, sécuritaires et écologiques, afin de mieux gérer les ressources en énergie de la planète. Directeur du laboratoire Chimie du solide et de l’énergie5, il est à l’origine de nombreuses avancées dans la compréhension des mécanismes réactionnels du lithium, de la synthèse de nouveaux matériaux d’électrodes et d’électrolytes, et du développement de nouvelles configurations de batteries.

Jean-Marie Tarascon, la 26 avril 2017, au laboratoire Chimie du solide et de l’énergie, à Paris.

Tout démarre aux États-Unis, en 1983, quand le jeune chercheur intègre les Bell Labs (New Jersey) après sa thèse. Très vite, il rejoint Bellcore, la succursale dédiée aux télécommunications. Pendant sept ans, il mène des travaux de recherche fondamentale sur le domaine ultra-compétitif des supraconducteurs à haute température. Mais en 1989, le séisme de Loma Prieta, en Californie, vient changer la donne. « La catastrophe a montré les insuffisances des accumulateurs au plomb utilisés dans les télécommunications. Au lieu des huit heures d’autonomie annoncées, ces batteries n’ont duré qu’une heure. Un vrai problème en situation d’urgence. »  

Les innovations ne peuvent émerger que de discussions et de collaborations.

Bellcore décide alors de réorienter ses recherches et, du jour au lendemain, Jean-Marie Tarascon prend la tête d’un groupe dédié au stockage de l’énergie. Il se convertit au stockage électrochimique et explore des voies inédites autour des batteries au lithium. En quatre ans, l’équipe met au point les premières batteries plastiques lithium-ion. En 1995, le chercheur rentre en France et prend la direction du Laboratoire de réactivité et chimie du solide, à Amiens. Sous son impulsion, le laboratoire, expert dans les matériaux, ouvre ses recherches à l’électrochimie des solides.

Avec le développement durable, Jean-Marie Tarascon s’intéresse depuis quelques années aux batteries sodium-ion, qui utilisent le sodium, un des éléments les plus abondants sur Terre, comme alternative au lithium. Et comme « les innovations ne peuvent émerger que de discussions et de collaborations », il crée en 2011 le RS2E6. Ce réseau réunit dix-sept laboratoires académiques, trois centres de recherche en technologies industrielles et de nombreux industriels, « afin de passer, avec la meilleure synergie possible et en un temps record, d’une idée à un produit. » Le RS2E est ainsi à l’origine de la première batterie sodium-ion 18650, aux performances identiques à celles des premières cellules lithium-ion, mais au coût nettement inférieur. « La technologie est désormais prête à sortir du laboratoire : la start-up Tiamat sera créée courant 2017. »

Le prolifique chercheur, qui exerce aujourd’hui de nombreuses fonctions, conserve le même goût pour la découverte et le partage du savoir qu’à ses débuts. « Ce que je préfère, c’est être dans mon laboratoire et faire des manips avec de jeunes chercheurs. Et, comme un enfant, espérer en obtenir un résultat. »

Jamal Tazi, des molécules contre les virus

« Le choix de ma spécialité ? Il s’est fait à la fin des années 1970, à la lecture d’un article de vulgarisation scientifique postulant qu’on pouvait manipuler à volonté nos gènes. » Quelques années plus tard, devenu spécialiste de génomique fonctionnelle, Jamal Tazi fera des découvertes majeures dans le domaine de l’épissage alternatif des ARN7, un mécanisme qui, par le jeu d’éliminations combinatoires, génère plusieurs types d’ARN messagers et plusieurs protéines à partir d’un même gène. L’objectif de ces recherches : développer de nouveaux traitements antiviraux.

Étant à cette époque un jeune étudiant en biologie générale à l’université de Rabat (Maroc), Jamal Tazi part donc pour Montpellier, où il effectue un DEA puis une thèse de biochimie et biologie moléculaire sous la direction de Philippe Jeanteur8. Jeune chercheur, il se lance dans la compétition autour de la compréhension des mécanismes moléculaires et cellulaires régissant l’expression des gènes. Il contribue à des avancées majeures dans un domaine novateur : l’épissage des ARN « pré-messagers ». Il identifie et caractérise les facteurs responsables de l’excision de certains morceaux – les introns – de ces ARN produits lors de la transcription des gènes, pour générer des ARN messagers, traduits en protéines.