la Recherche - galilee.univ-paris13.fr

Un point parmi 20-20-20 autres p 4 - La révolution de l’optique adaptative : mieux voir l’univers en déformant les

miroirs p 5 - Un signal un million de fois plus précis que le GPS accessible par l’infrasctructure Internet p

6

L’optimisation combinatoire au service des usagersp 7 - Le programme de Langlands :

progrès récents p 8

Mieux déceler lespathologies

vasculairesgrâce aux nanobiomatériaux p 9 - Nanomatériaux théranostiq

ues

innovants :3 en 1, analyse biologique

/ imagerie / thérapiep 10 - Fouille de textes médicaux : une lecture en

diagonale pour aller directement à l’information p 11

La GazetteRecherchede

la

Institut Galilée octobre 2011 - n°8

www-galilee.univ-paris13.fr

gazette-IG6-v2.qxd:gazett-rech-aplat 20/09/11 15:22 Page 1


Edito

Ce numéro de la Gazette de la Recherche de l’Institut Galilée vous donnera

de nouveaux aperçus de la recherche développée au sein de ses laboratoires.

Cette recherche s’effectue grâce à ses chercheurs et ses enseignants-chercheurs

mais également grâce à ses doctorants. La formation par la recherche, à la recherche

et à l’innovation est pilotée par les écoles doctorales de l’université : Ecole doctorale

Galilée pour les sciences, la technologie et la santé et Ecole doctorale Erasme pour les

sciences humaines et sociales.

Les parcours de formation avant d’atteindre le doctorat passent par les formations en

premier et deuxième cycles. Ainsi, l’Institut Galilée propose six licences généralistes

dans les disciplines classiques des sciences et de la technologie.Au niveau du second

cycle, ce sont quatorze spécialités de masters qui permettent aux étudiants d’acquérir

des compétences fondamentales et appliquées, professionnelles et technologiques.

A côté de ces formations, l’Institut Galilée abrite Sup Galilée, l’Ecole d’ingénieurs de

l’Institut Galilée, avec ses quatre spécialités et son cycle préparatoire intégré.

Depuis deux ans, l’Institut a également répondu à la demande de l’Université pour le

développement de l’alternance. Ainsi, un parcours d’ingénieurs en apprentissage en

Informatique et Réseaux a ouvert en 2010 et un parcours d’ingénieurs en alternance

en Energétique ouvrira à la rentrée prochaine. Enfin, dans le but de favoriser l’insertion

professionnelle d’étudiants scientifiques titulaires de Bac+4 et Bac+5 issus d’universités

ou d’écoles d’ingénieurs, un diplôme d’université (DU) en alternance dans le domaine

de la Conception et du Développement des Systèmes d’Information Répartis a été mis

en place l’année dernière en collaboration avec la filiale Sogeti du groupe

Capgemini. Cette formation vient de recevoir en mai dernier le premier prix de la

catégorie Formation et Insertion des Prix « AEF Universités-Entreprises ».

A côte de la recherche, l’Institut Galilée développe ainsi des filières d’excellence

propres à attirer les lycéens désirant s’orienter vers les filières scientifiques.

AndréTardieu

Vice-président du CEVU

Institut Galilée - Université Paris 13Directeur : Jean-Pierre Astruc99 avenue J-B. Clément93430 VILLETANEUSEwww-galilee.univ-paris13.fr


4

LSPM

Un point parmi20-20-20 autres

L’hydrogène est en voie de constituer unvecteur énergétique majeur ; sa per tinenceéconomique et environnementale progresse depair avec la prise en compte de la sécuritéénergétique et de la limitation de l’effet deserre. Face à la dualité de ces défis, il est mêmede plus en plus admis que toutes les alternativesfaisables et viables devront être mises àcontribution.

En matière de distribution d’énergie, il est prévuà l’issue notamment du projet intégréNaturalHy(a) que le passage du transport du gaznaturel à celui de l’hydrogène se fasse parétapes, en commençant par l'introduction demélanges H2/CH4 dans les infrastructuresgazières existantes. Le passage à l'hydrogènepur nécessitera, pour délivrer une énergieéquivalente à celle du gaz naturel, de nouveauxgazoducs devant supporter une pression accrue ;c’est cet objectif ultime qui a déterminé lesconditions expérimentales de l’étude(b) quenous avons menée . Ces conditions sontparticulièrement sévères car les résultats de lafragilisation des aciers en milieu liquide ne sontpas transposables ; un chargement cathodiqueinduit une concentration d’hydrogène importanteen surface mais peu pénétrante, tandis qu’unchargement gazeux induit une moindreconcentration d’hydrogène adsorbé mais unediffusion homogène de l’hydrogène absorbédans le matériau. En outre, cet hydrogène peutêtre piégé par les dislocations.

Des mécanismes variés de fragilisation se trouventainsi activés ; en lien avec la modélisation, le bancd’essai sur virole, dont l’implémentation incombaitau LSPM, constitue l’outil expérimental adaptéà l’étude des interactions entre hydrogène etdéfauts externes.

En matière de production d’énergie, l’un desfreins au développement de certaines énergiesrenouvelables tient à leur intermittence (éolien,solaire). Une des solutions envisagées pourvaloriser les périodes de surproduction seraitde produire de l’hydrogène par électrolyse ;cet hydrogène pourrait ensuite être introduitdans le réseau gazier ou alimenter une pile àcombustible pour spécifiquement produire del’électricité lors des pointes de demande.La nouvelle étude(c) que nous menons concernele dimensionnement et la validation de tronçonsde gazoducs dédiés. Le banc d’essai survirole permet, sur la base de profils existants,de simuler les conditions de service du systèmeincluant les sources d’énergie renouvelable enentrée et le réseau gazier ou électrique ensortie. Le prototype d’un électrolyseur dédié àce type de stockage tampon sera aussi testé.

(a) Projet intégré européen Naturalhy du 6ème PCRD.

(b) Étude menée avec GDF SUEZ, AIR LIQUIDE et le CEA,

au titre du projet ANR-05-PANH-006 “CATHY GDF” labellisé par

le pôle de compétitivité Tenerrdis.

(c) Étude menée avec le CEA, GDF SUEZ et HÉLION, dans

le cadre du projet ANR-09-HPAC-003 “CESTAR” labellisé par

les pôles de compétitivité Tenerrdis et Capenergies.

Thématique Interactions matériau / gaz sous pression.

Patrick [email protected]

contactLaboratoire

des Sciencesdes Procédés

et des Matériaux(LSPM)

CNRS-UPR3407

Directeur:Khaled Hassouni

� 01 49 40 34 37Institut Galilée

Figure 1 :Croquis en coupe

de la cellule d’essaispour viroles de diamètre

12¾", 24" et 36"(h 500 mm).

Figure 2 :Vue du banc d’essai

sur virole sous pressiond’hydrogène

20-20-20, c’est l’objectif à l’horizon 2020 que fixe pour l’Union Européenne le « paquetclimat-énergie » : 20 % de réduction des émissions de gaz à effet de serre, 20 % d’énergiesrenouvelables dans le mix énergétique et 20 % d’amélioration de l’efficacité énergétique.Nous apportons notre pierre à l’édifice.

Fig. 1

Fig. 2


L2TI

Les systèmes d’optique adaptative équipent tous les grands télescopes terrestres pour compenserl’effet désastreux de la turbulence atmosphérique sur les images astronomiques. La commandede tels systèmes est un point crucial pour les futurs télescopes géants.

Tous les télescopes terrestres ont unerésolution dégradée par la turbulence atmosphé-rique (mélanges de flux d’air de températuresdifférentes), qui déforme les images provenant del’infini : cela revient à vouloir distinguer une têted’épingle à travers un verre irrégulier, qui plus esten mouvement. Les images astronomiques,réalisées avec de longs temps de pose, sont ainsiirrémédiablement dégradées : la résolution corres-pond alors à ce que l’on aurait avec un télescopede quelques dizaines de centimètres de diamètre,quel que soit le diamètre utilisé.L’optique adaptative a révolutionné l’astronomie en

corrigeant les effets de la turbulence. Le principe(voir figure) consiste à « détordre » l’image enl’observant après passage sur la surface d’un miroirdéformable : cette déformation compensatrice estréalisée par le biais d’actionneurs situés sous latrès fine surface réfléchissante. Un régulateurcommande en temps réel le miroir déformable àpartir de mesures des déformations fournies parun « analyseur de surface d’onde ». Le principe estde produire un front d’onde plan, c’est-à-dire uneimage longue pose nette, en corrigeant 500 à1000 fois par seconde.Le premier déploiement a eu lieu en 1990 avec lesystème COME ON conçu par l’ONERA. LeVLT(Very Large Telescope) avec ses 8 mètres dediamètre est équipé en 2001 avec le systèmeNAOS.

Dix ans plus tard, les grands télescopes terrestresmunis d’optique adaptative ont une résolutionsupérieure à celle du télescope spatial Hubble(qui lui n’est pas perturbé par l’atmosphère).Des avancées astronomiques majeures ont puainsi être réalisées, comme la caractérisation dutrou noir au centre de laVoie lactée.Rançon de ses succès, l’optique adaptativeaccompagne désormais tous les futurs instruments.Pour les ELT (Extremely Large Telescopes), il fautrésoudre des problèmes de commande en tempsréel d’une complexité inédite, avec des dizainesde milliers d'actionneurs et de mesures. A titred’exemple, le système d’optique adaptative le plussimple de l’E-ELT (European-ELT, 42 mètres dediamètre) comportera entre 5000 et 7000actionneurs et le double de mesures.Le L2TI, en collaboration depuis 10 ans avecl’ONERA-DOTA-HRA(a), a proposé la premièrecommande optimale de ces systèmes. Le tandemdéveloppe aujourd’hui des commandes à hauteperformance(b), basées sur des modèles mathéma-tiques des différents éléments des systèmesd’optique adaptative, en respectant un compromisperformance / simplicité. Après plusieurs succèsexpérimentaux dans les laboratoires du DOTA-HRA, les méthodes sont matures pour « aller surle ciel ». Les premiers résultats sont attendus pourl’été 2012 dans le cadre du projet CANARY(c),et avec le soutien du projet ANR CHAPERSOA(d).Ils seront extrapolés pour l'E-ELT, l’objectif étantd’évaluer les performances potentielles des instru-ments associés à ces futurs télescopes géants.

(a) - Département d'Optique Théorique et Appliquée-Haute

Résolution Angulaire

(b) - L'instrument SPHERE, pour la détection d’exo-planètes

sur le VLT, sera doté d'une telle commande pour compenser

les vibrations de structure.

(c)-Projet DurhamUniversity-UKAstronomyTechnology Centre-LESIA-ONERA-LAM-L2TI-FP7/JRA1

(d) - www-l2ti.univ-paris13.fr/~kulcsar/chapersoa

Caroline Kulcsá[email protected]

Henri-François [email protected]

contactLaboratoirede Traitementet de Transportde l’Information(L2TI)Directeur :Azzedine Beghdadi


5

La révolution de l’optiqueadaptative : mieux voirl’univers en déformant les miroirs

NAOS @VLTCrédit ESO

NAOS @VLTCrédit ESO


6

LPL

contactLaboratoirede Physique

des Lasers (LPL)Directeur :

Charles Desfrançois


Figure 1 : Station derégénération tout optique

du signal de référencede fréquence

Figure 2 : Moduleoptique de détection

des variations de longueurdes fibres optiques

du réseau RENATER

Figure 3 : Projetde développementde notre dispositif

de transfert de fréquencessur le réseau Renater

et vers l’Europe

Pour cela, des chercheurs du LPL et duSYRTE (CNRS-LNE-Observatoire de Paris-UPMC)se sont associés avec les ingénieurs de RENATER(Réseau National de Télécommunications pourla Technologie de l’Enseignement Supérieur), quigère une grande partie du réseau académiquenational. Cette application repose sur le principe,bien connu en télécommunication optique, dumultiplexage en longueur d’ondes : le faisceau defréquence ultra-stable se propage en parallèle avecles faisceaux lasers transportant l’information dutrafic Internet, mais sur un canal de longueurd’onde (ou de fréquence) différent, si bien qu’il sepropage de façon indépendante des autres signaux.

Actuellement, le réseau RENATER est équipéentre Paris 13 et Nancy de multiplexeurs réaliséssur mesure pour notre application.Nous avons pudémontrer le transport de la fréquence ultrastable jusqu’à Reims, sur une distance totale de540 km de fibres. Ce transfert de fréquence estréalisé sans que cela ne perturbe aucunement letrafic Internet, fort heureusement.Du point de vue scientifique, l’enjeu était de mon-trer que l’on peut transférer sur des dizaines oucentaines de km une référence de fréquence avecune précision meilleure que 10-15 pour un temps

de mesure typique de 10 s. A ce niveau deprécision, il faut tenir compte des variations delongueur de la fibre optique, qui proviennentessentiellement des perturbations acoustiques etthermiques.Cela induit une fluctuation de la phasedu signal qui se propage et par conséquent unefluctuation de fréquences du laser transporté.Nous avons mis au point une technique decorrection de ces variations de telle sorte que lafréquence laser est transportée avec une qualitéde recopie qui atteint quelques 10-19 à 10-20

sur une journée. En comparaison, les signauxd’horloges transmis par les systèmes de posi-tionnement par satellites, comme le GPS ou le

futur système européen GALILEO, ontune stabilité de l’ordre de 10-11 sur 1set 10-15 en moyenne sur une journée.Cette nouvelle technique de transfertest donc au moins 100 000 foismeilleure !

Quelles sont les applications envisagées ?La première motivation des scientifiquesest de comparer les performancesles meilleures horloges optiques aumonde entre elles. Celles-ci atteignentaujourd’hui une exactitude relative dequelques 10-16. Ces comparaisonspermettent de valider les performancesde ces horloges, de les améliorer encoreet de réaliser différents tests de

physique fondamentale. La fréquence d’un laserstabilisé sur une telle horloge pourra êtretransportée sur le réseau Internet pratiquementsans être altérée. Le LPL pourra en tirer partiepour essayer d’observer, pour la première foisau monde, la non-conservation de la paritédans les molécules, dont l’effet sur lesfréquences d’absorption moléculaire estextrêmement faible et prédit au niveau dequelques 10-14.

Anne [email protected]

Depuis maintenant deux ans, le réseau d’accès Internet de notre Université est un réseaupilote pour une application très particulière : le transport d’un signal scientifique analogueau GPS en parallèle des données numériques usuelles. Ce signal consiste en un faisceau laserdont la fréquence est extrêmement bien stabilisée et calibrée par rapport aux meilleureshorloges internationales, développées à l’Observatoire de Paris.

Un signal un million de foisplus précis que le GPSaccessiblepar l’infrastructure Internet

Fig. 1

Fig.2 Fig.3


LIPN

7

L'optimisation combinatoireau service des usagersLes différents services dédiés aux usagers, tels que les services relatifs à l'énergie et au transport,doivent faire face à de nombreuses contraintes (budgétaires et environnementales par exemple).Ces contraintes ne doivent pas faire oublier l'enjeu premier de ces services : la satisfactiondes usagers. Une meilleure gestion s'impose et l'optimisation combinatoire, consistantà trouver une meilleure solution parmi un ensemble fini (mais vaste) de solutions,peut être un bon moyen pour y arriver.

Voici deux exemples de problèmes réelsoù l'optimisation combinatoire présente unvéritable intérêt.Le premier sujet est lié à la maintenance descentrales nucléaires. Chaque centrale a besoind'être arrêtée environ une fois par an pourmaintenance et rechargée en matière première.Évidemment, le mieux est de les arrêterpendant la période où la demande d'énergie estle moins importante (par exemple, durant leprintemps ou l'été), afin de ne pas priver lesusagers d'énergie. Le nombre de réacteurs(58 réacteurs dans 19 centrales) et la quantitéréduite des ressources disponibles pour faire lamaintenance limitent le nombre de réacteursqui peuvent être arrêtées à la même période etobligent donc à les arrêter pendant d'autrespériodes de l'année. Le problème revient alorsà choisir le meilleur moment pour arrêter lesréacteurs en respectant les contraintes sur lenombre de réacteurs qui peuvent être arrêtésen même temps, afin de satisfaire au mieux lademande d'énergie de tout le pays pendant toutela période considérée (un horizon de cinq ans).Après avoir fixé la date d'arrêt par réacteur, il y aune deuxième décision à prendre : la quantitéde recharge en matière première à fournir àchaque réacteur. Cette quantité ne doit pas êtretrop grande ni trop faible, car il faut arriver à ladate d'arrêt avec la bonne quantité de matièrepremière. Ce problème peut être décrit avec unmodèle mathématique d'optimisation (fonctionobjectif et contraintes), mais ce modèle est tropcomplexe (grand nombre de décisions à prendre)pour être résolu avec les approches existantes.Nous avons développé une méthode appropriéepour le résoudre et réduire le recours auxressources énergétiques étrangères, proté-geant ainsi les usagers des aléas extérieurs.Une première optimisation a été donc réalisée afinde trouver les dates d'arrêts des centrales et laproduction en considérant des demandes hebdo-madaires. La production trouvée a ensuite étéaffinée en considérant alors des demandes journa-lières et en prenant en compte différents scénariosdes demandes, les dates d'arrêts restant fixes, afinde se rapprocher au mieux de la réalité.Un deuxième problème est lié à l'exploitation

de nouveaux systèmes de transport à libre service.Ces systèmes (Vélib’ est l'exemple typique) ontbesoin d'un contrôle qui soit capable derééquilibrer les différentes stations, pourpermettre à tout client de louer ou déposer unvélo à n'importe quelle station. Actuellement,il y a 21 camions qui tournent sans arrêt dansParis. Une gestion optimale du transport desvélos par ces véhicules est proposée pour unemeilleure réponse à la demande, sans pourautant augmenter le nombre de camions utiliséset/ou les kilomètres parcourus. Comme dans lecas précédent, ce problème peut être décritcomplètement par un modèle mathématiqueavec une fonction objectif et contraintes.La complexité du problème (grand nombre dedécisions à prendre en temps réel, etc.) demandele développement de méthodes et d'algorithmesappropriés pour le résoudre. Les premiersrésultats que nous avons obtenus montrentla possibilité d'augmenter d'au moins 5% lasatisfaction de la demande des clients.

Roberto [email protected]

Mathieu [email protected]

contactLaboratoired’informatiquede Paris-nord(LIPN)Directeur :Christophe Fouqueré


Fig. 1

Fig. 2


LAG

A

A la fin des années 60, R. P. Langlands énonce un tissu de conjecturescréant des ponts inattendus entre la théorie des nombres et l'analyseharmonique sur les groupes(a). Lors du dernier congrès international,Ngo Bao Chau, ancien membre du LAGA de 1998 à 2004, a reçu lamédaille Fields considérée comme le prix Nobel des mathématiques,pour la démonstration du lemme fondamental, une des pierresangulaires de ce projet : l'énoncé de ce lemme est une identitécombinatoire extrêmement complexe et le tour de force de Ngoa été de dénicher un objet géométrique issu des travaux de NigelHitchin en physique théorique, dans lequel cette identité se réalisait.

contactLaboratoire Analyse,

Géométrieet Applications

(LAGA)UMR 7539 CNRS

Directrice :Laurence Halpern


Figure 1 :Conjecture de Shimura-

Taniyama-Weil :

est une courbe elliptiquedont on note

le nombre de pointsmodulo p. La conjecturede Shimura-Taniyama-Weil prouvée parWilesen 1994, affirme alors

que les nombres ap sont

les coefficients de Fourierd’une forme automorphe

pour GL (2,R).

Fig.1

LeprogrammedeLanglands :progrès récents

De la fonction zêta de Riemann auxfonctions L : dans son mémoire de 1859,Riemann introduit sa fameuse fonction zêtadéfinie par la série pour sun nombre complexe de partie réelle strictementplus grande que 1. En la reliant à la fonctionGamma, il construit une fonction « gentille » défi-nie pour tout nombre complexe, qui coïncide avecla série : les mathématiciensdisent que admet un prolongement méromorpheà . Il obtient alors une relation simple entre

; on dit que admet uneéquation fonctionnelle. Ce prolongement contient ungrand nombre d'informations arithmétiques trèsdiverses, c’est à dire sur l'ensemble des nombrespremiers. De manière analogue, une fonction L estune série de la forme avecdisons et convergeant pour departie réelle assez grande et qui comme admetun prolongement méromorphe à ainsi qu'uneéquation fonctionnelle.Deux exemples des années 30 : pour construiredes fonctions L, une des techniques consiste àgénéraliser l'écriture de sous la forme d'unproduit dit eulérien, où p décritl'ensemble des nombres premiers. Ainsi étantdonné une équation polynomialeà coefficients dans Z (ou plus généralement unevariété algébrique), le nombre de solutionsmodulo p de cette équation permet de définirune fonction Lp et de considérer la fonction Ldite de Hasse-Weil définie par .Artin, par un procédé analogue, construit desfonctions L pour les représentations d'un groupede Galois. Dans ces deux situations, on ne sait pasprouver directement que les fonctions construitesméritent le label « fonction L », c’est à direqu'elles admettent un prolongement méromorpheet une équation fonctionnelle.Fonctions L de Hecke « labellisées » : une formeautomorphe pour le groupe est unefonction sur le demi-plan ,admettant un développement de Fourier

et vérifiant une équation de laforme pour un entier k.On lui associe la série quimoyennant cer taines hypothèses techniques,reçoit le label « fonction L » c’est à direadmet un prolongement à avec une équationfonctionnelle.Le programme de Langlands prédit l'existence denouvelles fonctions L « labellisées » généralisantcelles de Hecke et associées à des groupes ditsréductifs comme par exemple :on parlealors de représentations automorphes en lieuet place des formes automorphes. Langlandsconjecture alors que les fonctions L d'Artinet d'Hasse-Weil mentionnées plus haut, sont desfonctions L de certaines de ces représentationsautomorphes et sont donc labellisées.Ainsi l'ultime étape de la preuve du grandthéorème de Fermat, résolue parWiles en 1995,(cf. la figure 1), est une instance particulière de ceprogramme montrant une fois encore le rôlecentral joué en arithmétique par les fonctions L,un des slogans à la mode étant « les fonctions Lsavent tout ; à nous de les faire parler ».De la géométrie : les approches du programmede Langlands utilisent essentiellement la géométriealgébrique développée par Grothendieck et sonécole dans les années 60, le principe étant« d'incarner » l'ensemble des représentationsautomorphes d'un groupe donné au moyen d'unobjet géométrique ; c'est la stratégie suivie parNgo dans sa preuve du lemme fondamental.Le LAGA et particulièrement son équipe degéométrie arithmétique est à la pointe de larecherche pour la construction et l'étude detels objets géométriques, variétés de Shimura,eigenvarieties... comme il l'avait été aussi dans leprogramme de recherche qui avait abouti à lapreuve du théorème de Fermat.(a) Une généralisation des séries de Fourier utilisée classiquement

en physique et mécanique pour lesphénomènes périodiques

comme les ondes.

Pascal [email protected]

8


BPC

9

Mieux décelerles pathologies vasculairesgrâce aux nanobiomatériauxLe diagnostic des maladies vasculaires nécessite une imagerie médicale capable d’identifierles processus pathologiques à l’échelle cellulaire et moléculaire.La mise au point de nanobiomatériaux paramagnétiques et fluorescents qui améliorentla visualisation des tissus malades constitue un défi pluridisciplinaire à l’interface de la chimie,de la médecine, de la biologie et de la physique.

L’athérosclérose est une maladie vasculairesilencieuse souvent révélée à la suite d’un événe-ment caractéristique comme l’infarctus dumyocarde, conséquence d’un rétrécissement dudiamètre des artères coronaires ou de leurocclusion. Ces rétrécissements sont observésen pratique clinique courante par imagerie parrésonance magnétique (IRM). Cependant l’IRMest peu sensible et faiblement résolutive, sauf àutiliser des produits de contraste, moléculesinjectées dans le flux sanguin et dont lespropriétés magnétiques améliorent la qualitédes images. Il existe deux types de produits decontraste : soit des molécules comportant desions gadolinium (Gd3+), soit des nanoparticulesd’oxyde de fer. L’efficacité de ces produitsaugmente beaucoup lorsqu’ils sont modifiés chimi-quement pour reconnaître une cible biologique :on parle alors d’imagerie moléculaire, car laspécificité d’interaction permet d’étudier lesprocessus pathologiques à l’échelle cellulaire etmoléculaire. En fixant sur ces produits decontraste une structure chimique fluorescente,la zone pathologique ciblée devient visible à lafois par IRM et par microscopie optique(bimodalité). Lors des expérimentations animalespréliminaires, l’extrême sensibilité de la fluorescen-ce permet une localisation précise du produit dansles coupes de tissus explantés jusqu’à des concen-trations très faibles non détectables par IRM.Dansce contexte nous développons actuellement deuxprojets d’imagerie moléculaire bimodale.Le premier projet consiste à modifier un produitde contraste macromoléculaire à base d’ionsgadolinium (Gd) en remplaçant une partie du Gdpar des ions terbium (Tb) dotés de propriétés defluorescence. De nombreuses molécules fluores-centes sont couramment utilisées pour étudierdes mécanismes biologiques, mais lorsque lesconcentrations sont très faibles, la lumière émisepar ces composés est perturbée par la fluores-cence naturelle des tissus examinés.

L’avantage du Terbium est la possibilité d’isolersa fluorescence propre, permettant ainsi unelocalisation extrêmement précise des ciblesbiologiques même à très faible concentration.La mise au point d’un système de microscopieoptique adapté (fig 1) a fait l’objet d’un soutien del’université et d’une thèse financée par une boursede docteur ingénieur du CNRS en codirection avecle LPL (équipe Optima).

Le second projet met en jeu des nanoparticulesd’oxyde de zinc fluorescent (ZnO) recouvertesd’une couche d’oxyde de fer. La longueur d’ondede fluorescence est liée au diamètre du cœurde ZnO. Couplées à un vecteur spécifique, cesnanoparticules cœur-couronne (fig 2) visiblesà la fois en IRM grâce à l’oxyde de fer, et parfluorescence, permettraient d’améliorer la visua-lisation des parois vasculaires pathologiques.Ces travaux font l’objet d’une collaborationavec le LSPM (équipe de Nourredine Jouini).

Chaubet et al. Contrast Media and Molecul. Imag., 2007,

jul. 2(4) 178-188

Beilvert et al. Chem. Commun. 2011, 47(19) 5506-5508

Frédéric [email protected]

contactBio-ingénieriede PolymèresCardiovasculaires(BPC) INSERM U 698« Hémostase,Bio-ingénierieet RemodelageCardiovasculaires »(Institut Galilée, Bât. E,Université Paris 13& CHU X. Bichat,Bât. INSERM,Université Paris 7)Directeur :Didier Letourneur


Figure 1 : Microscope

permettant d’observer la

luminescence du terbium

ou de l’oxyde de zinc

sur des coupes de tissus

animaux. Cet appareil

a été acquis en 2010

grâce à un soutien Bonus

Qualité Recherche

de l’Université Paris 13.

Figure 2 : Microscopie

électronique à transmission

de nanoparticules d’oxyde

de zinc recouvertes d’une

couche d’oxyde de fer.

(a) nanoparticules

(b) image des cœurs

en oxyde de zinc

(c) image de la couche

d’oxyde de fer.Fig. 1

Fig. 2ZnO@γ-Fe2O3 Zn Fe


LBPS

/CSP

BAT

Les nanoparticules hybrides résultent d’unassemblage maîtrisé de nanoparticules inorga-niques avec une composante organique.Du fait deleur taille (< 100 nanomètres) et de leur forme(sphère, bâtonnet…), ces nanos objets ont despropriétés physiques différentes de celles desmatériaux classiques. Afin d’éviter le phénomèned’agrégation, la surface de ces nano-objets estfonctionnalisée par des stabilisants, généralementdes molécules organiques. Le stabilisant appropriéest déterminé en fonction de la nature del’application envisagée. On distingue deux grandesfamilles de stabilisant par leur caractère hydrophile

ou hydrophobe. De ce fait, le champ d’applicationde ces nanoparticules hybrides est extrêmementvaste et touche de nombreux secteurs d’activitétels que les télécommunications, les transports,la sécurité, la santé, l’environnement…Pour les applications biomédicales on privilégierades stabilisants hydrophiles, molécules portant desfonctions chargées (COO- ou NH3+) oumolécules neutres de poids moléculaire plusimportant (dextran ou PEG) qui assureront lastabilité colloïdale de ces nanomatériaux enmilieu physiologique via respectivement desrépulsions électrostatiques ou stériques.Un pré-requis pour le développement de certainesapplications originales est la capacité de maîtriserces édifices, au niveau nanométrique (particule) etmoléculaire (fonctions hybrides).

Nous contribuons au laboratoire CSPBAT,à cet objectif, en développant des méthodesde synthèse de nanoparticules à base d’oxydede fer, de fonctionnalisation spécifique de leursurface et de caractérisation en particulier pourdes applications biomédicales. Du fait de leurpetite taille, ces nanoparticules ne possèdentqu’un seul domaine magnétique.A températureambiante et en présence d’un champ magné-tique extérieur, le moment magnétique de laparticule s’oriente dans la direction du champappliqué (superparamagnétisme). La nanoparti-cule est assimilable à un nano-aimant et cettepropriété lui confère une véritable signaturemagnétique. La fonctionnalisation de surface pardes molécules biologiques de reconnaissance,ou présentant des propriétés fluorescentes outhérapeutiques, est mise à profit pour utiliser cesnanoparticules hybrides comme :- biomarqueur pour le diagnostic biologique- sondes d’imagerie : Les propriétés magné-tiques modifient les temps de relaxation desprotons ; ces nanoparticules sont des agentsde contraste pour l’imagerie par résonancemagnétique (IRM), et une double imagerie estrendue possible en fonctionnalisant leur surfacepar des molécules fluorescentes.- vecteurs de médicaments : par application d’ungradient de champ magnétique, on peut guiderles nanoparticules vers une zone spécifique del'organisme.- agents théranostiques en associant ces deuxpropriétés de diagnostic et de thérapie ciblée.La synthèse des nanoparticules est réalisée parchimie dite « douce » et permet un contrôle detaille et de forme. La fonctionnalisation de surfacepar les molécules d’intérêt est réalisée soit en uneétape par précipitation/redispersion soit en deuxétapes par fixation préalable d’une molécule ditede « couplage » à la surface de la nanoparticule.Cette dernière méthode est plus adéquatepour l’obtention de nanoparticules hybrides ditesmultimodales.

contactLaboratoire

des Biomatériauxet Polymèresde Spécialité

(LBPS)Laboratoire

de Chimie, Structureet Propriétés

de Biomatériauxet d’Agents

Thérapeutiques(CSPBAT)

UMR 7244Directrice :

Véronique Migonney


Figure 1 :Principe du dosage

immunométrique utilisantdes nanoparticules

magnétiques

Figure 2 :Une nanoplateforme

magnétique multimodale.

10

Nanomatériauxthéranostiques innovants :3 en 1, analyse biologique / imagerie / thérapie

L’exploitation des propriétés magnétiques des nanoparticules d’oxyde de fer associésà la fonctionnalisation de surface par des molécules spécifiques permet d’envisager leur utilisationpour diverses applications biomédicales telles que l’imagerie médicale, les dosages immunologiques,la vectorisation de molécules thérapeutiques ou bien encore le traitement par hyperthermie.

Fig.2

Fig.1

Laurence [email protected]


LIM&

BIO

LABO

RA

TOIR

EIN

VITE

Comment accéder aux antécédents d'un patient, et connaître son parcours thérapeutiqueà partir de plusieurs années de documents dans son dossier médical ?Et tout ceci en quelques minutes ? La fouille de texte et le Traitement Automatiquedes Langues apportent des solutions pour atteindre ces objectifs.

Lorsqu’un patient est hospitalisé, les médecinsrédigent des comptes-rendus en langage naturel.C'est le moyen le plus simple pour avoir des tracescliniques sur un patient et les transmettre à unconfrère. Ces textes sont riches en informationssur la maladie dont souffre un patient, sur lesconditions dans lesquelles elle survient, sur leshypothèses de diagnostic, sur les analyseseffectuées et les traitements prescrits. L'évolutionde l'état du patient et sa guérison sont égalementconsignées. Suivant les résultats, les traitementssont adaptés, d'autres examens peuvent êtrenécessaires.... A chaque nouvelle consultation,le médecin doit se rappeler les évolutions de lamaladie du patient qu'il suit depuis des années oude tout nouveau patient qui vient le voir.

Les applications informatiques peuvent aider lemédecin dans cette tâche fastidieuse. Cependant,il est nécessaire d'identifier une multituded'éléments linguistiques présents dans lestextes : les termes médicaux et sur tout lesens qui leur est associé. Il faut aussi établirla relation entre différentes informations :une pathologie et un examen, le résultat d'unexamen, le traitement associé à une pathologie,l'efficacité de ce traitement...

Retrouver des informations complexes dans destextes nécessitent d'abord de les identifier,de les extraire et de les mettre en relationautomatiquement. Les recherches enTraitementAutomatique des Langues que nous menonsvisent à développer ces aspects. Pour cela, nousnous appuyons sur la connaissance de la langueet des par ticularités du domaine médical.Nous identifions les indices marquant le typed'informations recherchées. Nous développonsdes algorithmes permettant d'extraire et demettre en relation les termes médicaux présentsdans les textes. Des ressources linguistiques etterminologiques fournissent des informationscomplémentaires sur les éléments importantsdans les textes (termes, acronymes, nom demédicaments, etc.).

Toutefois, extraire des informations des textes nesuffit pas : lorsque les médecins transcrivent leursréflexions et leurs démarches, ils établissent ourejettent des hypothèses, identifient des conditionsdans lesquelles survient la maladie d'un patient,consignent qu'un traitement conduit ou non à laguérison. Nous proposons au corps médical desapproches qui caractérisent ces informations etleur associent un degré de certitude.

La fouille des textes conduit ainsi à une formali-sation des informations extraites et facilitel'accès au contenu des documents par desapplications informatiques, mais elle facilite aussil'alimentation des bases de données, l'agrégationdes informations, la réalisation des statistiques,l'identification des facteurs de risque liés à unemaladie et la détection des effets indésirables demédicaments en pharmacovigilance...

Extraites automatiquement d'une masse dedonnées hospitalières, ces informations sontensuite analysées par le médecin... en quelquesminutes.

Thierry [email protected]

contactLaboratoired'informatiquemédicaleet bioinformatique(LIM & BIO)EA 3969 UP13Directeur :Alain Venot

� 01 48 38 73 30UFR SMBH

Figure 1 et 2 :

Recherche

et mise en évidence

de traces cliniques

dans un dossier patient

anonymisé : noms

de médicaments,

leurs caractéristiques

(dose, mode et fréquence

d'administration,

problèmes médicaux)

ainsi que le statut

de ces informations

(les diurétiques ne sont

pas administrés).

11

Fouille de textes médicaux :une lecture en diagonale pour allerdirectement à l'information

Fig. 2

Fig. 1


L’Institut Galiléevous retrouve :

du 9 au 11 décembre 2011

Espace Champerret à Paris - Hall A

Con

cept

ion

-im

pres

sion

:se

rvic

eco

mm

unic

atio

net

édit

ion

Uni

vers

ité

Par

is1

3-

sept

embr

e2

01

1

à la nuit des chercheursle 23 septembre 2011 de 17h à 21h

Hall de l'IUT de Bobigny à Paris 13L'événement est soutenu par la CommissionEuropéenne. Partez à la rencontre des scientifiqueset découvrez leurs activités de recherche.

au salon spécial grandes écolesde commerce et d’ingénieurs

www-gal i lee .univ-paris13. fr

du 6 au 7 janvier 2012

Hall de la Villette

au salon APB

du 13 au 15 janvier 2012

Porte de Versailles

au salon de l'alternance

le 10 novembre 2011

Grand Forum de l'Université Paris 13(campus de Villetaneuse et hall de l'Institut Galilée)Les recruteurs partent à la rencontre des étudiants.De nombreux entrepreneurs et de grands groupesmultinationaux proposent des stages ou des emplois.

au forum des entreprises 2011


Documents

la Recherche - galilee.univ-paris13.fr