QQuand l’ingénierie façonne la recherche scientifique | Un dossier Pop’Sciences et CNRS

Dossier Pop’Sciences – CNRS : « ANNÉE DE L’INGÉNIERIE – Quand l’ingénierie façonne la recherche scientifique »

Au-delà de l’image d’Épinal du métier d’ingénieur des ponts et chaussés chargé d’aménager le territoire et de concevoir nos infrastructures routières, l’ingénierie intervient dans bien d’autres domaines. De la physique des matériaux à la santé en passant par la préservation de l’environnement et la production d’énergie verte, elle contribue ainsi à faire avancer la recherche scientifique sur tous les plans.

©Émilie Josse

Comme le résumait quelque peu abruptement l’ingénieur en aéronautique hongrois Théodore von Kármán (1881-1963) et premier récipiendaire de la Médaille nationale des sciences des États-Unis « Le scientifique décrit ce qui est, tandis que l’ingénieur crée ce qui n’a jamais existé. » D’un point de vue étymologique, le mot ingénierie provient du latin genere signifiant en effet créer ou produire. En tant que discipline, l’ingénierie recouvre quant à elle l’ensemble des activités de conception et de planification contribuant à la réalisation d’un projet scientifique ou technique. C’est cette démarche que le CNRS et ses partenaires académiques entendent notamment mettre à l’honneur tout au long de cette année universitaire.

Vers une infinité de combinaisons moléculaires

Dans les laboratoires explorant la physique des matériaux, l’ingénierie est devenue une alliée incontournable. Grâce à elle, les scientifiques peuvent désormais façonner de nouveaux polymères plastiques dépourvus de toxicité. L’intégration de liaisons chimiques plus faciles à rompre dans la structure de ces colliers de perles moléculaires contribue par ailleurs à améliorer leur recyclage. Cette ingénierie à l’échelle de la molécule bénéficie également à une nouvelle classe de matériaux hybrides fusionnant un composé organique avec un métal. Conçus à la manière d’un jeu de Lego moléculaire, ces polymères dits « de coordination » offrent une infinité de combinaisons et des perspectives d’applications dans la production et le transport d’électricité ou le stockage d’informations.

Repousser sans cesse les limites de détection

Améliorer les performances des outils d’analyse est un autre domaine dans lequel excellent les sciences de l’ingénierie. D’ici quelques années, sonder les matériaux à l’échelle subatomique pour percer les secrets de leurs propriétés pourrait ainsi devenir réalité en combinant la microscopie électronique à une technique de spectroscopie reposant sur la diffusion d’un faisceau d’électrons. En appliquant les préceptes de l’ingénierie moléculaire, des physiciens ont pu concevoir des tubes polymères de dimension nanométrique – À titre de comparaison, un cheveu humain a une épaisseur d’environ 50 000 nanomètres – recouvert d’une fine couche d’un autre polymère conducteur d’électricité. Parvenir à mettre au point une telle structure ouvre la voie à des détecteurs de photons bien plus précis capables de faire avancer la recherche en physique des particules.
En matière de santé, l’ingénierie est à même de renforcer les capacités d’analyse de l’imagerie médicale. Reposant sur la diffusion d’ultrasons, l’échographie compte parmi les techniques qui pourraient bientôt bénéficier de ces avancées. La mesure du risque d’accident vasculaire cérébral (AVC) ou celle de l’efficacité d’un traitement du cancer par chimiothérapie figurent parmi les nouveaux usages de l’échographie d’ores et déjà testés par les scientifiques.

Faire feu de tout bois avec la photocatalyse

Recourir à l’hydrogène comme source d’énergie fait partie des solutions envisagées par la France et d’autres pays pour assurer leur transition énergétique et tendre ainsi vers la neutralité carbone. Mais pour l’heure, plus de 90% de la production l’hydrogène repose encore sur l’utilisation de ressources fossiles telles que le charbon ou le gaz. Afin de mettre en œuvre des dispositifs de production éco-responsables, des ingénieurs misent sur l’usage de semi-conducteurs intégrant des matériaux ferroélectriques et activés par une source lumineuse. Cette forme de photocatalyse pourrait en outre servir à éliminer certains polluants (antibiotiques, pesticides) accumulés dans le bassin de rétention des eaux usées d’un hôpital ou d’une exploitation agricole.

Il arrive enfin aux spécialistes de l’ingénierie de prendre un peu de hauteur pour améliorer les capacités de détection des satellites chargés de scruter notre planète. Basé sur l’intégration de nouvelles méthodes mathématiques dans un modèle d’observation de la Terre, cette approche vise à renforcer l’acuité des systèmes de télédétection par satellite. Et se faisant d’accéder à des informations jusqu’ici invisibles à l’œil du scientifique comme les variations de température dans chacun des quartiers d’une ville confrontée à une canicule.

En cette Année de l’Ingénierie, Pop’Sciences et la délégation Rhône Auvergne du CNRS mettent à l’honneur la diversité de la recherche scientifique relevant de cette discipline à travers une série de sept articles. Ceux-ci mettent en lumière les travaux du laboratoire Ingénierie des matériaux polymères¹, du Centre de recherche en acquisition et traitement de l’image pour la santé², de l’Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement³, du laboratoire Matériaux ingénierie et science⁴ et du Laboratoire d’optique atmosphérique⁵. Ces articles offrent ainsi un aperçu des récentes avancées obtenues dans le domaine de la physique des matériaux, de l’imagerie médicale, de la photocatalyse, ou en ce qui concerne l’étude des propriétés de la matière à l’échelle de ses atomes. À travers ce dossier, nous espérons inspirer les curieux de sciences, montrer la surprenante diversité des métiers de l’ingénierie et éveiller la curiosité des jeunes élèves.

Article rédigé par Grégory Fléchet, journaliste scientifique pour Pop’Sciences et CNRS- Janvier 2026

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¹ Unité CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, INSA Lyon, Université Jean Monnet

² Unité CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, Inserm, Insa Lyon

³ Unité CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1

⁴ Unité CNRS, INSA Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1

⁵ Unité CNRS / Université de Lille

lles RESSOURCES du dossier :

Dans ce dossier, nous vous invitons à découvrir un aperçu des travaux en cours et des avancés récentes de scientifiques lyonnais. Pour chaque article, les liens avec les programmes scolaires sont proposés.

• #1 : Coup d’accélérateur sur la modélisation des transferts radiatifs atmosphériques – Publié le 20/01/26 

Image Nasa/Johnson Space Center

Tout rayonnement qui traverse l’atmosphère est en partie absorbé par les gaz qui la composent. Parce que ces interactions jouent un rôle déterminant dans la simulation des données recueillies par les satellites, elles doivent être modélisées avec précision. En s’appuyant sur une approche novatrice, des scientifiques ont montré qu’il était possible d’effectuer plus rapidement cette opération tout en mobilisant un minimum de ressources informatiques. Ces travaux devraient permettre d’accéder à de nouvelles informations sur les propriétés de l’atmosphère et de la surface terrestre.

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• #2 : Faciliter le suivi médical des patients grâce aux ultrasons – Publié le 20/01/26 

© Hervé LIEBGOTT/CNRS Images

Adaptée à la visualisation de la plupart de nos organes, l’échographie est notamment employée pour détecter des anomalies, comme des tumeurs, des kystes ou des malformations. Les capacités d’analyse de cette technique d’imagerie reposant sur la diffusion d’ultrasons restent toutefois largement sous-exploitées. S’efforçant d’améliorer les performances de l’échographie, les travaux de scientifiques lyonnais laissent entrevoir de nouveaux usages prometteurs dans le domaine biomédical.

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• #3 : Les polymères, nouvelle voie pour la mise au point de nano-détecteurs – Publié le 20/01/26 

© Laurence MEDARD/CNRS Images

Pour détecter avec précision des particules élémentaires, des scientifiques développent des capteurs composés de millions de « nano-canaux », des tubes mille fois plus fins qu’un cheveu. En tapissant l’intérieur de ces minuscules tunnels de nouveaux matériaux à base de polymères, une équipe lyonnaise espère créer des dispositifs plus compacts et plus sensibles. Une piste innovante qui permettrait de transformer la détection à haute résolution en physique fondamentale.

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• #4 : La photocatalyse promise à un avenir radieux – Publié le 20/01/26 

© Didier COT/CNRS Images

Méthode permettant d’accélérer une réaction chimique grâce à l’absorption de la lumière, la photocatalyse peut trouver des applications dans bien des domaines. Depuis plus d’une décennie, des chimistes lyonnais s’efforcent d’améliorer les performances de ce procédé catalytique dans le but de faire émerger de nouvelles applications dans le traitement des eaux usées et la production d’hydrogène vert.

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• #5 : Sonder la matière à l’échelle subatomique pour révéler ses propriétés – Publié le 20/01/26 

© Alex BOURGEOIS, Céline VARVENNE, Pierre-Antoine GESLIN | CNRS Images

Comprendre comment les constituants les plus élémentaires de la matière sont liés entre eux à pour tenter de percer leurs secrets. Tel est l’objectif que s’est fixé Matthieu Bugnet à partir d’outils dédiés à l’étude des matériaux. En combinant la microscopie électronique en transmission avec une méthode de spectroscopie avant-gardiste, le scientifique cherche à révéler la structure de matériaux à l’interface des atomes qui les constituent.

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• #6 : De nouveaux matériaux hybrides aux atouts multiples – Mise en ligne à venir

© Bertrand REBIERE / ICGM / CNRS Images

• #7 : « Repenser la synthèse des polymères dans la perspective de les rendre plus faciles à recycler » Interview de Jannick Duchet-Rumeau – Publié le 20/01/26 

© Cyril FRESILLON/PEPSEA/CNRS Images

Professeure de chimie à l’INSA Lyon et directrice du laboratoire Ingénierie des matériaux polymères (IMP), Jannick Duchet-Rumeau s’efforce de concevoir des polymères plus respectueux de l’environnement en modifiant la structuration de ces matériaux à l’échelle nanométrique. La scientifique explore en outre de nouvelles pistes visant à contrôler leurs performances mécaniques ou à améliorer leur durabilité et leur dégradabilité, une fois ces matériaux devenus obsolètes.

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mmerci !

Ce dossier a été réalisé grâce à la collaboration de différents scientifiques de l’Université de Lyon. Nous les remercions pour le temps qu’ils nous ont accordé.

• Céline Cornet, enseignante-chercheuse à l’Université de Lille et Frédéric André, physicien CNRS au Laboratoire d’optique atmosphérique (LOA, unité CNRS / Université de Lille), anciennement rattaché au Centre d’énergétique et de thermique de Lyon (CETHIL, unité CNRS / INSA de Lyon).
• Pauline Muleki-Seya, chercheuse CNRS au Centre de recherche en acquisition et traitement de l’image pour la santé (Creatis, unité CNRS / Inserm / Insa Lyon / Université Claude Bernard Lyon 1)
• Serghei Anatoli, physicien CNRS au laboratoire Ingénierie des matériaux polymères (IMP, unité CNRS / INSA de LYON / Université Claude Bernard Lyon 1 / Université Jean Monnet)
• Gilles Berhault, chimiste CNRS à l’Institut de recherche sur la catalyse et l’environnement (Ircelyon, unité CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1)
• Matthieu Bugnet, chercheur CNRS au laboratoire Matériaux ingénierie et science (MatéIS, Unité CNRS/INSA Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1)
• Aude Demessence, chimiste CNRS à l’Institut de recherche sur la catalyse et l’environnement (Ircelyon, unité CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1)
• Jannick Duchet-Rumeau, professeure de chimie à l’INSA Lyon et directrice du laboratoire Ingénierie des matériaux polymères (IMP, unité CNRS / INSA de LYON / Université Claude Bernard Lyon 1 / Université Jean Monnet)

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ppour aller plus loin :

Nous vous proposons une sélection de ressources accessibles en ligne pour vous et vos élèves.

• Espace ressources du site web de l’Année de l’ingénierie
  Sur cette page, vous trouverez diverses ressources destinées aux élèves et aux enseignants dans le cadre de l’Année de l’Ingénierie. Kits pédagogiques, vidéos, portfolios et autres supports seront mis à disposition pour enrichir l’apprentissage et l’enseignement des ingénieries.
• Trouver un·e intervenant·e professionnel·le de la recherche
  Cette action permet de trouver un professionnel de la recherche, qu’il soit homme ou femme,  pour intervenir en classe. Ce professionnel présentera les métiers de la recherche ou des recherches actuelles, afin de susciter des vocations ou bien tout simplement de faire découvrir comment le savoir scientifique se construit. Pour les professeurs des collèges et des lycées, inviter un professionnel de la recherche dans sa classe permet de compléter le cours, en l’illustrant avec des exemples actuels et authentiques, et d’aider les élèves dans leur choix d’orientation.