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

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

Dossier Pop’Sciences – CNRS : « ANNÉE DE L’INGENIERIE – 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 – 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 
Surface de la Terre vue de l'espace

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.

LIRE L’ARTICLE

 

  • #2 : Faciliter le suivi médical des patients grâce aux ultrasons – Publié le 20/01/26 
Réponse impulsionnelle spatiale, appelée "oscillations transverses"

© 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.

LIRE L’ARTICLE

 

  • #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.
LIRE L’ARTICLE

 

  • #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.

LIRE L’ARTICLE

 

  • #5 : Sonder la matière à l’échelle subatomique pour révéler ses propriétés – Publié le 20/01/26 
Visualisation stylisée d’une simulation atomique d'un alliage à haute entropie, c'est-à-dire composé de plusieurs éléments en proportions égales, ici du fer, du chrome, du nickel et du manganèse.

© 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.

LIRE L’ARTICLE

 

 

  • #6 : De nouveaux matériaux hybrides aux atouts multiples – Mise en ligne à venir
Les réseaux métallo-organiques, ou en anglais metal organic frameworks (MOFs), sont des solides hybrides (organique/inorganique) micro- ou méso-poreux ordonnés.

© 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.

LIRE L’INTERVIEW

 

 

 

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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.

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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 intervenant professionnel 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.

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

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 
Surface de la Terre vue de l'espace

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 
Réponse impulsionnelle spatiale, appelée "oscillations transverses"

© 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 
Visualisation stylisée d’une simulation atomique d'un alliage à haute entropie, c'est-à-dire composé de plusieurs éléments en proportions égales, ici du fer, du chrome, du nickel et du manganèse.

© 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
Les réseaux métallo-organiques, ou en anglais metal organic frameworks (MOFs), sont des solides hybrides (organique/inorganique) micro- ou méso-poreux ordonnés.

© 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.

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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.

Coup d’accélérateur sur la modélisation des transferts radiatifs atmosphériques | #1

CCoup d’accélérateur sur la modélisation des transferts radiatifs atmosphériques | #1

Ressource #1 du dossier Pop’Sciences – CNRS : « ANNÉE DE L’INGENIERIE – Quand l’ingénierie façonne la recherche scientifique » ARTICLE 

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.

Surface de la Terre vue de l'espace

 L’ouragan Felix photographié par l’équipage de l’Expédition 15. Image Nasa / Johnson Space Center

En l’espace de quelques décennies le champ d’utilisation de la télédétection par satellite n’a cessé de s’étendre : météorologie, aménagement urbain, gestion des ressources agricoles et forestières, étude du climat, comptent parmi les nombreux domaines d’application de ce puissant outil d’analyse. La télédétection spatiale repose sur la mesure du rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi par un objet. Cette énergie lumineuse provient principalement du Soleil mais peut aussi être générée par la surface terrestre sous forme de rayonnement infrarouge.

Tout au long de leur parcours entre le capteur du satellite et l’objet d’étude – formation nuageuse, parcelle agricole, aérosols engendrées par un incendie,… – ces rayonnements sont partiellement absorbés par les différentes molécules gazeuses présentes dans l’atmosphère. L’étude de la propagation de l’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques et de son interaction avec les milieux fluides ou solides constitue le champ disciplinaire du transfert radiatif. « Pour pouvoir extraire des données fiables de mesures satellites, il est indispensable de modéliser avec précision la part de rayonnement absorbée par toutes ces espèces gazeuses, ce qui peut se révéler très coûteux en termes de calculs informatiques », souligne Frédéric André, physicien du transfert radiatif au Laboratoire d’optique atmosphérique (LOA)1, anciennement rattaché au Centre d’énergétique et de thermique de Lyon (CETHIL)2.

Un modèle hybride plus efficace

Afin de limiter la puissance de calcul consacrée au traitement des interactions rayonnement-gaz, ce spécialiste du transfert radiatif dans les milieux fluides s’est associé à Céline Cornet, physicienne de l’atmosphère au LOA. En croisant leurs domaines d’expertise respectifs, les deux scientifiques ont mis au point une méthode novatrice pour simuler le transfert radiatif dans le milieu atmosphérique. « Cette approche dite en “L-distributions” présente la particularité de combiner de façon originale la modélisation de phénomènes physiques avec des outils de simulation statistique et de l’apprentissage automatique tel qu’utilisé dans le domaine de l’intelligence artificielle », résume Frédéric André. Contrairement à d’autres outils de modélisation basés uniquement sur l’apprentissage automatique à partir de données, ce modèle hybride offre la possibilité de donner un sens physique à tous les paramètres du modèle, ce qui permet leur interprétation.

Au-delà de sa capacité à estimer de manière fiable la part du rayonnement absorbée par les gaz atmosphériques, l’approche en L-distributions a vocation à limiter son coût de calcul. Pour le vérifier, les scientifiques ont eu recours à la base de données HITRAN (acronyme anglais de High Resolution Transmission) qui compile les paramètres spectroscopiques de dizaines d’espèces moléculaires. Ces données servent de référence à la communauté scientifique pour prédire et simuler l’absorption et l’émission de lumière dans différents milieux gazeux dont l’atmosphère terrestre. Une fois intégrés dans un logiciel développé par le laboratoire, ces paramètres spectroscopiques ont permis à l’équipe de recherche de tester l’efficacité de la méthode en L-distributions pour le calcul du transfert radiatif de la vapeur d’eau (H20), de l’oxygène (O2), du dioxyde de carbone (CO2), de l’ozone (O3) et du méthane (CH4). Ces cinq constituants de l’atmosphère terrestre n’ont pas été choisis au hasard. Tous sont en effet susceptibles d’absorber l’énergie radiative dans les longueurs d’onde où les satellites sont amenés à effectuer des mesures de luminance3.

 

Comprendre l'absorption du rayonnement par l'atmosphère © Emilie Josse

Comprendre l’absorption du rayonnement par l’atmosphère © Emilie Josse

Vers un temps de calcul divisé par dix

« En implémentant de nouvelles méthodes de mathématiques appliquées dans un modèle d’observation de la Terre nous avons montré qu’il était possible de réduire de façon significative le temps de calcul des transferts radiatifs de chacune de ces espèces gazeuses ce qui reste aujourd’hui un frein à de nombreux développements dans le domaine de la télédétection par satellite », précise Céline Cornet.

Pour simuler la physique de l’interaction entre le rayonnement électromagnétique et les molécules atmosphériques, les spécialistes du transfert radiatif s’appuient actuellement sur des modèles en coefficient d’absorption couplés à des techniques d’analyses probabilistes. Estimer avec précision la part d’énergie transférée via cette approche implique, en présence de nuages, de considérer le cheminement d’une dizaine de millions de photons entre l’objet étudié et le capteur du satellite. Avec la méthode en L-distributions développée par l’équipe du LOA, un million de ces mêmes particules lumineuses suffisent pour obtenir un niveau de précision similaire. « Le fait de devoir recourir à un nombre de photons dix fois moins élevé pour aboutir au même degré de précision signifie que le temps de calcul du transfert d’énergie radiative peut potentiellement être réduit d’un ordre de grandeur similaire à condition de retravailler toute la chaîne de calculs de notre modèle d’analyse pour la mettre en adéquation avec ce nouveau paradigme », extrapole Frédéric André.

Au chevet des villes en surchauffe

À brève échéance, l’utilisation de l’approche en L-distributions est notamment envisagée dans le domaine de l’imagerie hyperspectrale. Cette technologie sert par exemple à discriminer des types de roches qui apparaissent identiques à l’œil nu. Elle doit aussi permettre d’extraire de faibles variations de températures à l’échelle d’une ville à partir d’images satellite. La mission spatiale Trishna, dont le lancement est prévu dans le courant de l’année 2026, devrait permettre de tester l’approche en L-distributions dans un tel contexte applicatif. Une fois opérationnel, ce satellite franco-indien recueillera notamment des images de la surface terrestre dans le domaine de l’infrarouge thermique. Doté d’une grande résolution spatiale, cet outil d’observation devrait être capable d’évaluer des températures de surface en milieu urbain durant des vagues de chaleur. « Pour obtenir une estimation précise de cette température de surface, il sera nécessaire de corriger la valeur mesurée par le satellite de l’absorption d’une partie du flux infrarouge par les gaz de l’atmosphère qui se situent entre le sol et l’observatoire spatiale qui évoluera à 760 km d’altitude. La méthode en L-distributions développée au sein de notre laboratoire a justement vocation à réaliser ce type de corrections atmosphériques », complète Céline Cornet.

Parce qu’ils visent à diminuer le temps de calcul dédié à la modélisation du transfert radiatif, ces travaux devraient contribuer à relever l’un des grands défis actuels de l’ingénierie qui est celui de la transformation numérique.

Article rédigé par Grégory Fléchet, journaliste scientifique – Janvier 2026

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1 Unité CNRS/Université Lille

2 Unité CNRS/INSA Lyon

3 Quantité d’énergie mesurée en watts par m2 par un satellite dans une direction donnée.

 

Ces recherches ont été financées en tout ou partie, par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-ASGARD-AAPG2020. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projet Sciences Avec et Pour la Société – Culture Scientifique Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PRC des appels à projets génériques 2020 (SAPS-CSTI-JCJ et PRC AAPG 20).

Faciliter le suivi médical des patients grâce aux ultrasons | #2

FFaciliter le suivi médical des patients grâce aux ultrasons | #2

Ressource #2 du dossier Pop’Sciences – CNRS : « ANNÉE DE L’INGENIERIE – Quand l’ingénierie façonne la recherche scientifique » ARTICLE 

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.

Réponse impulsionnelle spatiale, appelée "oscillations transverses"

Réponse impulsionnelle spatiale, appelée « oscillations transverses », permettant le marquage local des tissus, pour le mode d’imagerie échographique US-Tagging (marquage ultrasonore). C’est un nouveau mode d’imagerie échocardiographique permettant le suivi des structures anatomiques, afin de faciliter la détection précoce et le suivi des pathologies cardiaques, comme par exemple l’infarctus du myocarde. L’originalité de cette technique repose sur le marquage local des tissus grâce à une formation d’images échographiques spécifique. © Hervé LIEBGOTT/CNRS Images

Au fil des années et des améliorations dont elles ont bénéficiées, certaines techniques d’imagerie médicale sont devenues des outils de diagnostic incontournables pour un large éventail de pathologies. Dans ce domaine, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et le scanner figurent parmi les appareils les plus performants. Le coût élevé de ces équipements limitant toutefois leur déploiement à grande échelle, leur usage se limite bien souvent au diagnostic préliminaire des cancers, des maladies vasculaires et des pathologies cérébrales. Afin de pallier ce manque de disponibilité, des scientifiques cherchent donc à améliorer l’efficacité d’autres techniques d’imagerie plus faciles d’accès comme l’échographie1. Depuis quelques années, c’est la piste qu’explore Pauline Muleki-Seya au Centre de recherche en acquisition et traitement de l’image pour la santé (Creatis)2. Ses travaux les plus récents se focalisent sur l’évaluation des plaques d’athéromes qui se déposent sur la paroi interne des artères carotides. Constituées principalement de lipides, ces plaques qui tendent à s’épaissir au cours du temps peuvent être à l’origine de graves complications telles que l’accident vasculaire cérébral (AVC).

Mise en place de l'échographe de recherche à l'hôpital de la Croix Rousse pour réaliser des acquisitions ultrasonores sur les patients.

Mise en place de l’échographe de recherche à l’hôpital de la Croix Rousse pour réaliser des acquisitions ultrasonores sur les patients. © Pauline Muleki Seya

Répondre à un enjeu de santé publique

Parmi les 140 000 nouveaux cas d’AVC répertoriés chaque année en France, 28 000 résulteraient de la rupture de plaques carotidiennes. Le suivi de l’évolution des plaques d’athérome chez les personnes les plus à risque constitue ainsi un enjeu de santé publique majeur. « Nos investigations dans ce domaine visent à utiliser des acquisitions ultrasonores obtenues à l’aide de sondes échographiques pour quantifier deux composantes des plaques associées à un risque de rupture, à savoir la présence de microvaisseaux et les hémorragies se produisant à l’intérieur de la plaque », explique Pauline Muleki-Seya. Afin de caractériser ces deux indicateurs, la physicienne CNRS spécialiste des ultrasons et son équipe ont eu recours à une sonde matricielle. Tout comme l’IRM, et à la différence d’une sonde linéaire classiquement utilisée lors d’un examen échographique, la sonde matricielle permet d’acquérir des images en trois dimensions de la zone ciblée. Grâce à la mesure en volume du coefficient de rétrodiffusion3 renseignant sur la manière dont le tissu diffuse les ultrasons, les scientifiques entendent caractériser la microstructure tissulaire des plaques d’athérome. Obtenir une mesure précise et en trois dimensions du coefficient de rétrodiffusion est primordial car cette donnée renseigne sur l’existence de facteurs de fragilisation de la plaque comme la présence d’hémorragie à l’intérieur de la plaque ou le développement de nouveaux vaisseaux sanguins. « À l’appui de fantômes4 imitant les propriétés des tissus humains, dont on se sert pour évaluer les performances des techniques d’imagerie médicale, nous avons pu démontrer que l’emploi d’une sonde matricielle permettait d’améliorer de manière significative le niveau de résolution des mesures du coefficient de rétrodiffusion volumique », précise la scientifique.

Améliorer la prise en charge de l’athérosclérose

Pour obtenir des informations sur la microstructure vasculaire, l’équipe a eu recours à une autre méthode : l’imagerie par localisation ultrasonore. Inspirée de l’imagerie optique, cette autre technique nécessite l’injection préalable dans la circulation sanguine de microbulles d’air faisant office d’agent de contraste ultrasonores. « L’accumulation des trajectoires des microbulles détectées par la sonde matricielle permet d’établir une cartographie très fine de la microvascularisation tout en déterminant la vitesse de flux sanguin dans les différents vaisseaux », souligne Pauline Muleki-Seya. Dans le prolongement de ces travaux, la scientifique vient d’initier une première étude clinique chez l’Homme. Son objectif : tester la capacité de chacune des deux méthodes d’analyse éprouvées en laboratoire – mesure volumique du coefficient de rétrodiffusion et imagerie par localisation ultrasonore – à caractériser le niveau de sténose5 et la composition des plaques – présence d’hémorragie et de néovaisseaux6 entre autres – chez une quinzaine de personnes souffrant d’athérosclérose. Les conclusions de cette première étude clinique devraient contribuer à une meilleure prise en charge de cette maladie. « Pour les patients dont l’imagerie ultrasonore et la mesure du coefficient de rétrodiffusion révéleraient un degré de sténose limité associé à une grande instabilité dans la structure interne des plaques, un traitement chirurgical de l’artère par angioplastie7 devrait immédiatement être proposée, extrapole la scientifique. À l’inverse, si la structure des plaques reste stable malgré une sténose élevée, l’intervention pourrait être écartée au profit d’un suivi médical rigoureux du patient. »

Imagerie ultrasonore : une nouvelle lecture de la microstructure des tissus © Emilie Josse

Imagerie ultrasonore : une nouvelle lecture de la microstructure des tissus © Emilie Josse

L’imagerie ultrasonore comme alternative à la biopsie

L’utilisation d’ultrasons dans le domaine biomédical pourrait également se révéler pertinente pour le suivi de l’efficacité du traitement par chimiothérapie de certains cancers. À l’heure actuelle, le seul examen permettant de mener cette évaluation sur les tumeurs reste la biopsie. Au-delà de son aspect invasif, ce prélèvement d’un échantillon tumoral ne peut être réalisé qu’une fois le protocole thérapeutique achevé, ce qui implique souvent un délai de plusieurs semaines. Bien qu’une autre forme de thérapie soit immédiatement proposée au patient en cas d’échec du traitement par chimiothérapie, ses chances de rémission s’en trouvent inévitablement réduite. Dans la perspective d’obtenir une évaluation précoce et non-invasive de l’efficacité de la chimiothérapie, Pauline Muleki-Seya étudie la possibilité d’employer l’imagerie ultrasonore. Ces travaux réalisés en collaboration avec Aurélie Dutour, biologiste au Centre anticancéreux Léon Bérard et rattachée au Centre de recherche en cancérologie de Lyon (CRCL)8, portent sur l’ostéosarcome, une tumeur maligne osseuse qui touche principalement les adolescents et les jeunes adultes. « Nos recherches en la matière visent à évaluer la possibilité d’identifier les biomarqueurs de la structure tissulaire des tumeurs à partir de la propagation des ondes ultrasonores », complète la physicienne. Testée sur des ostéosarcomes issus de rongeurs exprimant cette pathologie, cette approche a permis d’observer des modifications de la structure microtissulaire de ces tumeurs en dépit de leur faible niveau de réponse à la chimiothérapie. Les variations du coefficient de rétrodiffusion du tissu tumoral révélées par spectroscopie ultrasonore attestent par ailleurs de l’intérêt de cette technique d’analyse non-invasive pour le suivi d’autres tumeurs solides traitées par chimiothérapie. Face à ces premiers résultats encourageants, l’équipe envisage désormais de recourir à la spectroscopie ultrasonore pour évaluer l’efficacité d’autres formes de traitements de l’ostéosarcome comme la thérapie anti-angiogénique qui cible les vaisseaux sanguins des tumeurs cancéreuses.

En s’efforçant d’améliorer les performances d’une technique d’imagerie relativement répandue et simple d’utilisation, ces travaux devraient contribuer à relever l’un des grands défis de l’ingénierie de la santé qui est celui du renforcement de la prise en charge des maladies.

Article rédigé par Grégory Fléchet, journaliste scientifique – Janvier 2026

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1 L’échographie repose sur l’utilisation des propriétés des ultrasons émis par la sonde de l’échographe. Ceux-ci se réfléchissent sur l’organe cible et produisent un écho, dont le retour permet d’obtenir des images de la zone examinée.

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

3 Phénomène par lequel des particules, des rayonnements ou des ondes sont déviés à un angle supérieur à 90° par rapport à leur direction initiale suite à leur interaction avec la matière.

4 Constitués de gel d’agarose, les fantômes sont de petits cubes ou cylindres de texture gélatineuse utilisés en physiologie pour simuler les tissus mous.

5  Rétrécissement anormal du calibre d’une artère ou d’une veine compromettant la circulation sanguine. 

6  Dérivation vasculaire qui se forme spontanément en cas d’occlusion d’une artère.

7 Technique médico-chirurgicale visant à élargir une artère, rétrécie ou obstruée par un dépôt de plaque.

8 Unité CNRS/Inserm/Centre Léon Bérard/Université Claude Bernard Lyon 1

 

Ces recherches ont été financées en tout ou partie, par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-CARPUS-AAPG2020. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projet Sciences Avec et Pour la Société – Culture Scientifique Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PRC des appels à projets génériques 2020 (SAPS-CSTI-JCJ et PRC AAPG 20).

Les polymères, nouvelle voie pour la mise au point de nano-détecteurs | #3

LLes polymères, nouvelle voie pour la mise au point de nano-détecteurs | #3

Ressource #3 du dossier Pop’Sciences – CNRS : « ANNÉE DE L’INGENIERIE – Quand l’ingénierie façonne la recherche scientifique » ARTICLE 

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.

Le télescope CAT (Cerenkov array at Themis), installé à la centrale solaire THEMIS (Targasonne, Pyrénées Orientales) : observation des gammas cosmiques dès l’énergie de 200 GeV. Vue de la face avant de la caméra. Les points clairs correspondent à la maille de l’imagerie. Dans la main : un des 600 photomultiplicateurs (chacun répond en un milliardième de seconde après l’arrivée d’un photon). © Laurence MEDARD/CNRS Images

Qu’il s’agisse de construire un appareil photo pour immortaliser nos souvenirs de vacances ou un détecteur de particule pour mieux comprendre la structure fondamentale de la matière, le système fonctionne toujours de la même manière : il convertit un signal entrant (photons ou particules) en un signal électrique lisible par l’électronique de l’appareil et exploitable ensuite.
Dans le cas du capteur d’un appareil photo, par exemple, les photons lumineux incidents produisent des charges électriques dans chaque pixel du détecteur formant l’image. Mais lorsque l’intensité lumineuse est extrêmement faible, le nombre de photons est insuffisant pour constituer une charge électrique détectable.
Pour ces détections extrêmes, des « photomultiplicateurs » ont longtemps été utilisés.

L’arrivée d’un seul photon sur un photomultiplicateur émet un unique électron, accéléré et amplifié ensuite en cascade à travers une série d’électrodes jusqu’à produire une « avalanche électronique » bien plus importante, détectable par les circuits en aval de l’appareil (cf. illustration ci-dessous). Ce dispositif est extrêmement sensible et particulièrement adapté à la détection de signaux lumineux très faibles, ou de particules uniques. Son inconvénient est sa taille, typiquement une dizaine de centimètres. On pourrait imaginer construire un détecteur similaire à un capteur photo, ou chaque pixel est constitué d’un photomultiplicateur, mais la taille finale du système ainsi construit serait plus grand qu’un être humain !

Transformer un photon en avalanche d’électrons : le défi des détecteurs © Emilie Josse

La miniaturisation : le secret pour des détecteurs toujours plus performants.

Depuis les années 1980, la miniaturisation a mené à la création des Micro-Channel Plates (MCP) : des plaques fines de quelques centimètres carrés percées de millions de micro-tubes métallisés, où chaque canal joue le rôle d’un photomultiplicateur miniature.

Leur extrême sensibilité, leur rapidité et leur précision en ont fait des composants essentiels dans des domaines très différents comme les dispositifs de vision nocturne, l’imagerie spatiale ou la détection de particules avec une très grande résolution.

Mais un obstacle demeure dans la course à la miniaturisation de ces dispositifs. En dessous d’une dizaine de microns1, il devient très difficile d’assembler des nanotubes réguliers et surtout de les recouvrir uniformément de matériaux métalliques actifs pour amplifier les charges électriques produites. Les méthodes classiques fonctionnent correctement dans le cas de micro-tubes, mais ils s’avèrent inadéquates pour un dépôt à l’échelle nanométrique.

Plus petit, plus précis… les polymères passent à l’échelle nanométrique

C’est dans ce contexte qu’une discussion entre Anatoli Serghei, physicien au laboratoire Ingénierie des matériaux polymères2(IMP), et des membres de l’Institut de physique des deux infinis de Lyon3(IP2I), fait émerger une idée nouvelle : utiliser les avancées récentes dans la création de membranes d’aluminium percée de trous de taille nanométriques pour concevoir, non plus des Micro-Channel Plates (MCP), mais des Nano-Channel Plates (NCP), des capteurs dont la résolution pourrait atteindre 100 à 1000 fois celle des dispositifs MCP existants.

Comparaison du diamètre des tubes de détection dans un Micro-Channel Plate classique (MCP, à gauche) et un Nano-Channel Plate (NCP, à droite).
L’échelle, en haut à gauche de chaque image, montre que les tubes des NCP sont 100 fois plus fins que les MCP. © Anatoli SERGHEI

Reste à revêtir ces nano-canaux de matériaux capables d’émettre des électrons lorsqu’ils sont frappés par une particule, condition indispensable pour déclencher l’avalanche électronique. La solution viendra des matériaux développés au sein du laboratoire où travaille aujourd’hui Anatoli Serghei : les polymères.

Des chaînes de perles moléculaires

« Un polymère est une chaîne de molécules appelées monomères liées entre elles et répétées un grand nombre de fois pour former une macromolécule, comme un collier de perles » nous dit Anatoli Serghei. Il en existe de nombreux exemples, omniprésents dans la vie courante, du polyéthylène à partir duquel sont fabriquées les bouteilles en plastique à l’ADN de nos cellules. Longtemps considérés comme isolants, certains se sont finalement révélés conducteurs. Cette découverte a été récompensée par le Prix Nobel de Chimie en 2000 (Heeger, MacDiarmid & Shirakawa).

Contrairement aux métaux, très difficiles à déposer de manière homogène en phase gazeuse dans des cavités nanométriques, les polymères, eux, peuvent former des films de quelques nanomètres, même dans des réseaux de nanotubes, simplement en plongeant la membrane dans une solution de polymères dont on contrôle précisément la concentration.

Image par microscopie électronique des dépôts de polymères déposés sur l’intérieur de la face des nanotubes.
Après dépôt, la matrice d’aluminium sur laquelle les polymères ont été appliqués a été abrasée. Ce sont donc juste les dépôts de polymères (en forme de tube) que l’on voit ici. © Anatoli Serghei

Pour les NCP étudiés, deux matériaux se sont imposés : le P3HT, connu pour son aptitude à transporter des charges, et le polystyrène, excellent pour l’émission d’électrons et la résistance aux hautes tensions. Mélangés ou déposés en couches successives, ils permettent ainsi de mettre au point des nano-canaux capables à la fois de conduire et d’émettre des électrons, mais aussi de résister à des tensions de 2 000 volts dans le vide.

Les premiers prototypes de Nano-Channel Plates testés récemment montrent des résultats très prometteurs. En combinant nanoscience, physico-chimie des polymères et technologies de détection, Anatoli Serghei et ses collègues ouvrent la voie à une nouvelle génération de détecteurs de particules plus précis, plus légers, plus faciles à fabriquer et fondés non plus sur des métaux, mais sur des polymères conçus pour fonctionner à l’échelle nanométrique.

Article rédigé par Pierre Henriquet, médiateur scientifique – Janvier 2026

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1 Un micro correspond à un millionième de mètre

2 Unité CNRS / INSA de LYON / Université Claude Bernard Lyon 1 / Université Jean Monnet

3 Unité CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1

 

Ces recherches ont été financées en tout ou partie, par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-POLYNANOPAD-AAPG2020. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projet Sciences Avec et Pour la Société – Culture Scientifique Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PRC des appels à projets génériques 2020 (SAPS-CSTI-JCJ et PRC AAPG 20).

La photocatalyse promise à un avenir radieux | #4

LLa photocatalyse promise à un avenir radieux | #4

Ressource #4 du dossier Pop’Sciences – CNRS : « ANNÉE DE L’INGENIERIE – Quand l’ingénierie façonne la recherche scientifique » ARTICLE 

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.

Grain d’oxyde de titane. Photographie prise au microscope électronique à balayage. © Didier COT / CNRS Images

Composants clés de l’industrie électronique, les semi-conducteurs sont devenus indispensables au fonctionnement de nos ordinateurs et de nos smartphones. Le développement de nombreuses autres technologies comme le solaire photovoltaïque dépendent également de l’utilisation de ces matériaux présentant une conductivité électrique intermédiaire située entre les matériaux isolants et les métaux. Si le silicium reste de loin le semi-conducteur le plus répandu, il existe bien d’autres matériaux disposant d’aptitudes similaires. C’est par exemple le cas de l’oxyde de titane (TiO2), un semi-conducteur privilégié pour effectuer les réactions de photocatalyse. Au sein de l’Institut de recherche sur la catalyse et l’environnement (Ircelyon)1 le chimiste CNRS Gilles Berhault étudie depuis plusieurs années la possibilité d’activer le TiO2  à partir d’une source lumineuse. Ainsi irradié, le semi-conducteur produit des espèces chimiques actives, pouvant notamment servir à éliminer les polluants contenus dans les eaux usées provenant d’un hôpital. Outre ce domaine de recherche lié à la dépollution de notre environnement, initialement exploré par les scientifiques du laboratoire, des travaux débutés plus récemment visent à étudier la possibilité de produire également de l’hydrogène en faisant interagir ce même semi-conducteur à base de TiO2 avec la lumière.

De nouvelles espèces chimiques très actives

Bien que ces deux perspectives d’application puissent sembler très éloignées l’une de l’autre, elles reposent pourtant sur le même principe. « L’irradiation d’un semi-conducteur par une source lumineuse provoque l’éjection d’un électron de sa bande de valence vers sa bande de conduction2 , explique le scientifique. Cela donne lieu à la formation d’une lacune appelée trou se comportant comme une charge positive dans la bande de valence de l’atome ayant perdu l’électron tandis que cette particule chargée négativement rejoint la bande de conduction. » C’est finalement par la création de ces deux nouvelles espèces chimiques très actives, que les scientifiques nomment « paires électron-trou », que des réactions susceptibles de dégrader des polluants ou de produire de d’hydrogène peuvent émerger. Ces paires électron-trou nouvellement créées ont toutefois tendance à se recombiner continuellement les unes avec les autres. Or ces phénomènes de recombinaison réduisent de manière drastique l’activité du semi-conducteur. Afin de renforcer la stabilité des paires électron-trou, l’équipe de Gilles Berhault a donc testé la possibilité d’adjoindre au semi-conducteur TiO2 un composant ferroélectrique.

Stimuler la photocatalyse en combinant les matériaux

Cette classe de matériaux a en effet tendance à se polariser spontanément, ce qui se traduit par une séparation permanente des charges électriques positives et négatives au niveau de la structure macroscopique du matériau. Les électrons produits dans un semi-conducteur combiné à un ferroélectrique vont alors avoir tendance à se diriger vers la partie de ce matériau chargée positivement. Dans le même temps, les lacunes, qui sont chargées positivement, vont être attirées vers sa partie chargée négativement. « Parce qu’il contribue à éloigner l’électron du trou qu’il a laissé dans la bande de valence, l’ajout d’un élément ferroélectrique permet de limiter le processus de recombinaison. Les paires électron-trou étant alors davantage disponibles pour participer à la réaction de photocatalyse, l’efficacité de cette dernière est censée augmenter de façon significative », souligne Gilles Berhault.

Pour le vérifier, les chimistes lyonnais ont eu recours à du titanate de baryum (BaTiO3). Ce matériau cristallin à la structure cubique présente deux phases distinctes : une où il est ferroélectrique et une autre où il ne l’est pas. Le fait que le BaTiO3 existe sous ces deux formes permet ainsi de mesurer le bénéfice du caractère ferroélectrique lors d’une réaction de photocatalyse. Après avoir déposé du TIO2 sur des échantillons de BaTiO3 appartenant à chacune des deux catégories, l’équipe a exposé ces matériaux hybrides à un rayonnement ultraviolet.

Photocatalyse: produire de l’hydrogène vert grâce à la lumière © Emilie Josse

La photo-thermo-catalyse se profile à l’horizon

Un premier protocole expérimental destiné à mesurer l’apport de la ferroélectricité dans la dégradation de polluants, s’est déroulé en présence d’acide formique3. Une analyse menée en parallèle a également permis d’estimer la production d’hydrogène à partir de ces mêmes matériaux hybrides : « En ce qui concerne la dégradation des polluants, les systèmes combinant le semi-conducteur avec un ferroélectrique se sont avérés jusqu’à 2,5 fois plus actifs que les systèmes non-ferroélectriques. Pour le volet production d’hydrogène, ces mêmes systèmes ferroélectriques ont démontré une activité jusqu’à vingt fois supérieure aux systèmes qui ne disposaient pas de cette propriété », détaille Gilles Berhault. De premières études visant à estimer le niveau de rendement d’un tel procédé employé à des fins de production d’hydrogène laissent entrevoir une multiplication par cinq à dix par rapport aux méthodes actuellement utilisées en photocatalyse.

Réacteur photocatalytique fonctionnant sous température (120°C) et pression (5 bars) pour la production d’hydrogène – Le réacteur est illuminé par le bas à partir d’une lampe LED Philips PL-L 18W UVA © Gilles Berhault

Dans le but d’augmenter encore ce gain de productivité, une nouvelle approche scientifique est d’ores et déjà envisagée par les chimistes de l’Ircelyon. Celle-ci consiste à combiner un ferroélectrique avec un TiO2 et un MXène4. Disposant à la fois d’une bonne conductivité électrique et d’une bonne conductivité thermique, les MXènes sont à même d’augmenter le transfert de chaleur ajouté à un processus de photocatalyse et lui permettre ainsi de fonctionner encore plus efficacement. « La principale difficulté de ce nouvel axe de recherche qui vise à recourir à la photo-thermo-catalyse pour atteindre un niveau de production d’hydrogène encore plus élevé sera de parvenir à faire fonctionner en synergie les gains positifs associés à chacun de ces trois matériaux », précise Gilles Berhault.

Si les scientifiques parviennent à relever ce défi, l’utilisation de ce procédé pour produire de l’hydrogène vert pourrait notamment être envisagée à partir des déchets végétaux générés par une exploitation agricole dans la perspective d’assurer son autonomie  .

Article rédigé par Grégory Fléchet, journaliste scientifique – janvier 2026

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1 Unité CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1

2 La bande de valence correspond à la bande d’énergie où se situent les électrons contribuant à la cohésion entre atomes voisins au sein d’un même matériau solide. Dans un semi-conducteur, la bande de valence est relativement proche d’une autre bande d’énergie appelée bande de conduction dans laquelle certains électrons peuvent migrer lorsque le matériau est soumis à un apport d’énergie par chauffage, application d’un champ électromagnétique ou irradiation lumineuse.

3 Ce composé organique est une molécule modèle employée pour déterminer la capacité d’un photocatalyseur à éliminer des polluants présents en milieu aqueux. La dégradation de l’acide formique correspond en effet à l’étape ultime de minéralisation (dégradation complète) d’une vaste famille de polluants présentant des caractéristiques similaires à l’acide formique.

4 Composés bidimensionnels en forme de feuillets découverts en 2011, les MXènes disposent d’un large éventail de propriétés en raison de la grande variété d’atomes susceptibles de les constituer.

 

Ces recherches ont été financées en tout ou partie, par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-APRICOT-AAPG2022. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projet Sciences Avec et Pour la Société – Culture Scientifique Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PRC des appels à projets génériques 2022 (SAPS-CSTI-JCJ et PRC AAPG 22).

Sonder la matière à l’échelle subatomique pour révéler ses propriétés | #5

SSonder la matière à l’échelle subatomique pour révéler ses propriétés | #5

Ressource #5 du dossier Pop’Sciences – CNRS : « ANNÉE DE L’INGENIERIE – Quand l’ingénierie façonne la recherche scientifique » ARTICLE 

Comprendre comment les constituants les plus élémentaires de la matière sont liés entre eux 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.

Visualisation stylisée d’une simulation atomique d'un alliage à haute entropie, c'est-à-dire composé de plusieurs éléments en proportions égales, ici du fer, du chrome, du nickel et du manganèse.

Visualisation stylisée d’une simulation atomique d’un alliage à haute entropie, c’est-à-dire composé de plusieurs éléments en proportions égales, ici du fer, du chrome, du nickel et du manganèse. © Alex BOURGEOIS, Céline VARVENNE, Pierre-Antoine GESLIN | CNRS Images

Conductivité électrique ou thermique, élasticité ou rigidité, résistance à la rupture ou à la corrosion, transparence ou opacité sont autant de propriétés dont peuvent disposer les matériaux que nous employons au quotidien. Bien que toutes ces caractéristiques s’appliquent à des structures ou des objets de dimension macroscopique, elles trouvent leur origine dans l’agencement de la matière à l’échelle de ses atomes voire même en-deçà. Parvenir à mettre en évidence cette organisation constitue toutefois un véritable défi technique que Matthieu Bugnet, chargé de recherche CNRS et spécialiste de microscopie électronique en transmission, s’efforce de relever à travers les investigations qu’il mène au sein du laboratoire Matériaux ingénierie et science (MatéIS)1. « Nos recherches visent en quelque sorte à sonder ces constituants élémentaires de la matière que sont les atomes dans le but de comprendre leur organisation ainsi que celle des électrons présents autour du noyau des atomes et qui assurent la cohésion de ces derniers », explique-t-il. Pour déterminer de quelle manière les atomes interagissent les uns avec les autres, le scientifique étudie les liaisons chimiques entre atomes de divers matériaux cristallins3 à l’aide d’un microscope électronique en transmission (MET).

Microscope électronique en transmission environnemental (ETEM) du Consortium Lyon Saint-Etienne de Microscopie (CLYM), installé au sein de l’institut de recherche sur la catalyse et l’environnement de Lyon (IRCELYON). Il permet d’analyser la structure et la composition de matériaux à l’échelle atomique, et leur évolution in situ sous différentes contraintes inhérentes à leur fonction : gaz, température, sollicitation mécanique...

Microscope électronique en transmission environnemental (ETEM), cet instrument permet d’analyser la structure et la composition de matériaux à l’échelle atomique, et leur évolution in situ sous différentes contraintes inhérentes à leur fonction : gaz, température, sollicitation mécanique… © Cyril FRESILLON / MATEIS / IRCELYON / CLYM / METSA / CNRS Images

Viser des niveaux de résolution extrêmes

En dépit d’un pouvoir de résolution supérieur à 0,1 nanomètre2, le MET qu’emploie Matthieu Bugnet n’est pas en mesure d’« imager » directement les liaisons entre les atomes. Pour cela, le scientifique associe depuis peu à cet outil d’observation un détecteur très performant optimisé pour la spectroscopie de pertes d’énergie des électrons (EELS pour Electron Energy-Loss Spectroscopy). Cette technique repose sur l’analyse des spectres générés par les pertes d’énergie que subissent les électrons lorsque ceux-ci traversent un matériau ou sont réfléchis à sa surface. « Appliquée à un échantillon de matière d’une ou deux dizaines de nanomètres d’épaisseur placé dans le microscope électronique, l’EELS offre la possibilité d’accéder à des niveaux de résolution énergétique et spatiale extrêmes qui peuvent nous permettre de comprendre ce qui se joue entre les atomes qui constituent cet échantillon », souligne le microscopiste. Pour éprouver les performances de ce dispositif d’analyse innovant, et s’assurer en premier lieu de sa capacité à révéler les caractéristiques des orbitales atomiques, c’est-à-dire la manière dont les électrons sont distribués autour de chaque atome, l’équipe de Matthieu Bugnet a eu recours à différents matériaux modèles. Ceux-ci présentent la particularité d’être très homogènes dans leur structure et leur composition chimique. Leurs propriétés et leurs caractéristiques spectrales en spectroscopie EELS sont en outre bien connues des spécialistes de la chimie des matériaux.

Faire le lien entre défauts et propriétés

Après avoir effectué des premiers tests pour le moins concluants sur un matériau cristallin connu, le dioxyde de titane (TiO2), les scientifiques se sont ensuite focalisés sur des feuillets bidimensionnels de graphène. Ce cristal synthétique est constitué d’atomes de carbone disposés dans un même plan selon un motif hexagonal. En combinant les données expérimentales recueillies dans le MET à l’aide de l’EELS avec des outils de simulation adaptés à la modélisation de signaux de très faible intensité affectés par la nature même de l’expérience, ils sont ainsi parvenus à cartographier la signature d’orbitales atomiques du graphène.

À l’avenir, l’équipe envisage d’employer cette même méthode pour sonder les liaisons chimiques au niveau de défauts localisés dans les matériaux cristallins. Objectif de ces investigations : établir un lien entre les liaisons chimiques d’un matériau au voisinage de ses défauts et ses propriétés les plus intéressantes pour faciliter l’ingénierie des défauts. En parallèle de ces futurs travaux, des études seront effectuées aux interfaces du graphène et du carbure de silicium (SiC). « Un matériau hybride tel que celui-ci présente des configurations idéales pour nous permettre de maximiser nos chances de révéler le lien entre structuration des orbitales atomiques et des propriétés s’exprimant à l’échelle macroscopique », explique le microscopiste.

La manipulation des atomes en ligne de mire

Qu’elles soient de nature physique, mécanique ou électronique, les propriétés des matériaux sont très souvent conditionnées par les défauts s’exprimant à des échelles très fines. Le fait de remplacer certains atomes constitutifs d’un matériau par d’autres éléments chimiques, ou d’arranger localement ces atomes de manière différente, pourrait alors suffire à lui octroyer de nouvelles caractéristiques. Si les travaux de Matthieu Bugnet n’ont pas encore permis, pour l’heure, de mieux définir l’intérêt de manipuler la matière à une échelle aussi fine. Ils attestent en revanche de la capacité de la microscopie électronique à visualiser l’effet des liaisons chimiques au niveau des défauts et des interfaces d’une grande variété de matériaux solides, dès lors que cette technique d’observation est associée à l’EELS. « Bien que nos premiers résultats restent très fondamentaux, ils laissent entrevoir la possibilité et surtout l’intérêt de façonner la matière à l’échelle de ses atomes, et ce de manière contrôlée, dans le but de faire advenir de nouvelles propriétés macroscopiques. »

D’ici une dizaine d’années, des domaines d’activité tels que la microélectronique, la catalyse, le stockage de données informatiques ou celui d’énergie pourraient bénéficier de cette conception à la carte des matériaux. En cherchant à améliorer l’analyse de la structure de la matière à l’échelle de leurs atomes, ces travaux devraient contribuer à relever l’un des grands défis de l’ingénierie consistant à développer de nouveaux matériaux dotés de propriétés inédites.

Article rédigé par Grégory Fléchet, journaliste scientifique – Janvier 2026

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1 Unité CNRS/INSA Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1

2 Un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre (10-9 m), ce qui correspond peu ou prou au diamètre d’un atome d’hélium (He).

3 Solides dont les atomes, ions ou molécules sont disposés dans une structure ordonnée et répétitive, formant un motif tridimensionnel, bidimensionnel ou monodimensionnel régulier.

 

Ces recherches ont été financées en tout ou partie, par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-ORBITEM-AAPG2022. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projet Sciences Avec et Pour la Société – Culture Scientifique Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PRC des appels à projets génériques 2022 (SAPS-CSTI-JCJ et PRC AAPG 22).

« Repenser la synthèse des polymères dans la perspective de les rendre plus faciles à recycler » Interview de Jannick Duchet-Rumeau | #7

«« Repenser la synthèse des polymères dans la perspective de les rendre plus faciles à recycler » Interview de Jannick Duchet-Rumeau | #7

Ressource #7 du dossier Pop’Sciences – CNRS : « ANNÉE DE L’INGENIERIE – Quand l’ingénierie façonne la recherche scientifique » INTERVIEW

Professeure de chimie à l’INSA Lyon et directrice du laboratoire Ingénierie des matériaux polymères (IMP)1, 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.

© Nareeta Martin sur Unsplash

Pour commencer, pouvez-vous rappeler en quelques chiffres ce que représente la filière des polymères plastiques?

Jannick Duchet-Rumeau : À l’échelle de la planète, la production annuelle de polymères plastiques qui avoisine aujourd’hui les 400 millions de tonnes a quasiment doublé en l’espace de vingt ans. On estime par ailleurs que 8 à 10% de la production pétrolière mondiale est dédiée à la fabrication de ces matériaux dont l’écrasante majorité reste élaborée à partir de cette ressource fossile.

En France, le marché des polymères est largement dominé par les thermoplastiques (polyéthylène, polystyrène, polychlorure de vinyl (PVC), polyéthylène téréphtalate (PET), …) qui représentent 90% des matériaux élaborés chaque année. Près de la moitié de la totalité des plastiques produits dans l’Hexagone sont destinés à la fabrication de nos emballages. Viennent ensuite le secteur de la construction (19 %) et celui de l’industrie automobile (9 %). Il existe en outre tout un ensemble de polymères dits « de spécialité » fabriqués en plus petite quantité. C’est par exemple le cas des plastiques thermostables utilisés dans des domaines nécessitant des matériaux capables de résister à de fortes variations de températures comme dans le domaine de l’aérospatial.

 

La production massive d’une grande diversité de matériaux polymères et leur omniprésence dans notre vie quotidienne n’est pas sans poser certains inconvénients. Quels sont-ils ?

J D-R : Le principal inconvénient découlant de l’usage massif de polymères plastiques demeure, selon moi, leur faible taux de recyclage. À l’heure actuelle seuls 15% de la totalité des polymères plastiques produits dans le monde sont réellement recyclés, 25% sont incinérés et 60% finissent dans des décharges2. La grande variété des polymères mise sur le marché constitue un obstacle important à la généralisation du recyclage. La moitié des emballages plastiques sont par exemple non recyclables ou très difficiles à recycler car ils sont constitués d’une superposition de fines couches de matériaux de natures différentes.

Si certaines catégories de polymères telles que les thermoplastiques présentent malgré tout un taux de recyclage relativement satisfaisant, à l’image des bouteilles en plastique à base de PET dont le taux de recyclage avoisine les 60%, d’autres, comme les thermodurcissables, se révèlent en revanche très difficiles voire impossibles à recycler. Une fois mis en forme, ces polymères parmi lesquels on trouve la résine époxy, les polyuréthanes ou les polyesters insaturés présentent la particularité de ne plus pouvoir être fondus ou dissous, ce qui limite considérablement leur recyclage à partir des procédés industriels actuellement disponibles.

 

Quelles sont les pistes pouvant contribuer à limiter la pollution plastique ou à faciliter le recyclage des polymères usagés explorées par le laboratoire Ingénierie des matériaux polymères ?

J D-R : Lorsqu’on fabrique un matériau, il convient en premier lieu de le rendre le plus durable possible. Augmenter sa durée de vie, c’est repousser le moment où celui-ci va devenir un simple rebut. Au cours de son utilisation, il convient également de favoriser son auto-réparation. Plutôt que de jeter l’élément d’un matériau composite devenu défectueux, il est tout à fait possible de le réparer par traitement thermique. Cela passe par le développement d’une chimie combinatoire dynamique3. Cette approche novatrice que nous explorons au sein du laboratoire autorise l’élaboration de polymères à partir de petits blocs moléculaires reliés entre eux par des liaisons chimiques réversibles. De telles liaisons permettent d’envisager la « cicatrisation » du matériau lorsque celui-ci est abîmé ou dégradé.

Une autre voie possible consiste à repenser la synthèse des polymères dans la perspective de les rendre plus faciles à recycler. Cela passe par exemple par l’intégration de liaisons esters4 dans la structure du matériau. Ces liaisons ont la particularité de pouvoir être hydrolysées c’est-à-dire qu’elles peuvent être rompues en utilisant de simples molécules d’eau, ce qui simplifie grandement la dégradation du matériau sous forme de briques moléculaires qui pourront ensuite être réutilisées pour façonner un nouveau polymère.

 

D’autres travaux menés par votre laboratoire visent également à repenser la conception du polychlorure de vinyl (PVC). En quoi consiste cet axe de recherche ? 

J D-R : Parce qu’il s’est révélé peu cher à fabriquer tout en étant doté de très bonnes propriétés mécaniques, ce polymère a été produit en grande quantité dès la fin des années 1950. Dans sa forme rigide, il est notamment employé dans la fabrication des tuyaux de canalisation qui représentent plus de 40 % de la consommation de PVC. En dépit de ses nombreux atouts, ce matériau présente l’inconvénient de contenir divers additifs qui sont aujourd’hui reconnus comme néfastes pour la santé. Parmi eux on trouve par exemple les plastifiants à base de phtalates classés comme « substances toxiques pour la reproduction » et des stabilisants à base de plomb. Dans ce cas précis, nos recherches visent en premier lieu à améliorer la décontamination de ce matériau une fois celui-ci devenu obsolète.

En parallèle nous travaillons également à la conception d’une nouvelle génération de PVC exempte de toute forme de toxicité. Il s’agit pour cela d’introduire des plastifiants issus de bioressources et des additifs dépourvus de métaux lourds. D’ici une cinquantaine d’années, lorsque ces PVC de seconde génération seront arrivés en fin de vie, leur recyclage devrait être grandement facilité par l’absence de substances toxiques.

Macroplastiques prélevés sur les plages de la côte est de la Guadeloupe. © Cyril FRESILLON / PEPSEA / CNRS Images

Plus généralement, comment faire en sorte de revoir la conception des polymères plastiques pour améliorer à la fois leur recyclabilité et s’assurer de leur innocuité ?

J D-R : Pour tenter de s’affranchir des problèmes de toxicité que posent les matériaux conçus il y a plus de cinquante ans, il convient d’intégrer la fin de vie du polymère dès sa conception. Cette analyse de cycle de vie peut nous aider à savoir quelles molécules privilégier dans l’élaboration de notre matériau et à l’inverse celles qu’il est préférable de bannir pour limiter les effets nocifs futurs.

Prenons cette fois-ci le cas des emballages plastiques alimentaires qui se composent d’un empilement de polymères dont chacun à une fonction précise : être imprimable, être anti-adhérent, disposer de propriétés barrières permettant de conserver le goût de l’aliment, octroyer une protection contre les contaminations extérieures, etc. Comme je l’ai déjà dit, cette superposition de couches de matériaux complique grandement le recyclage des emballages. Pour contourner ce problème, nous réfléchissons à la possibilité de concevoir un unique matériau réunissant toutes les fonctions de l’emballage alimentaire. Il s’agit pour cela de jouer sur ses propriétés physiques en ayant recours à la cristallisation du matériau polymère ou en modifiant sa topographie de surface, ce qui a pour effet de doter le matériau en question de nouvelles fonctions. En appliquant ces préceptes, nous sommes déjà parvenus à rendre un emballage plastique oléophobe, c’est-à-dire capable de repousser les substances huileuses. Son futur recyclage s’en trouve ainsi facilité étant donné qu’il ne peut plus être souillé par les aliments qu’il a pu contenir.

 

Vous co-dirigez depuis septembre 2025 le PEPR Recyclage, recyclabilité et réutilisation des matières. Quels sont les objectifs de ce programme de recherche ?

J S-R : En tant que programme académique financé par le programme France 2030, ce PEPR a pour ambition de développer une recherche amont, à même de faire émerger des solutions innovantes dans le domaine du recyclage d’une grande diversité de matériaux. Son approche qui se veut à la fois systémique et globale est centrée sur cinq grandes familles de matériaux : plastiques, matériaux composites, textiles, métaux dits « stratégiques »5, papiers et cartons. Le PEPR se focalise en outre sur quatre filières industrielles : les déchets ménagers, les batteries, les déchets issus d’équipements électriques et électroniques et les nouvelles technologies pour l’énergie (photovoltaïque, éolien, production d’hydrogène). À terme, les projets scientifiques menés dans le cadre de ce programme devraient conduire à la création de nouvelles filières de recyclage pour un large éventail de matériaux. Ce PEPR comporte également deux axes de recherche transverses dans le domaine du numérique et en sciences humaines et sociales. Car une fois les meilleures stratégies de recyclage identifiées pour chaque grande famille de matériaux et pour chaque filière, il s’agira ensuite de convaincre les décideurs politiques et la société civile de les mettre en œuvre pour le bien commun.

Propos recueillis par Grégory Fléchet, journaliste scientifique – Janvier 2026

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

2 Ces données sont consultables sur le portail GéoLittoral.

3 Nouveau concept consistant à créer des bibliothèques de molécules à partir de composés liés entre eux par des connexions réversibles.

4 Liaison entre un groupe alcool (-OH) et un groupe acide carboxylique (-COOH), formée par élimination d’une molécule d’eau (H2O).

5 Ce qualificatif s’applique à une cinquantaine de métaux (lithium, cobalt, gallium, tungstène, etc.) jugés indispensables à la politique économique, énergétique ou environnementale d’un État ou d’une entreprise.

 

La Gazette de la Fête de la science 2025 : des reporters en herbe racontent !

LLa Gazette de la Fête de la science 2025 : des reporters en herbe racontent !

Dans le cadre d’un partenariat avec l’équipe Pop’Sciences, les étudiants du Master Information et Médiation scientifique de l’Université Claude Bernard Lyon 1 ont joué les reporters et herbe et parcouru divers ateliers de la Fête de la science autour de la thématique des Intelligences, mise à l’honneur pour l’édition 2025. Cette démarche a donné lieu à la production d’articles publiés en ligne sur notre site. 

Scientifiques, médiateurs professionnels, étudiants, bénévoles : chaque année, ces acteurs essentiels font vivre la Fête de la science au sein des campus, laboratoires, bibliothèques et dans divers lieux de la cité… Afin de mettre en lumière la richesse de leurs actions, nous avons initié, en 2023, une démarche commune : proposer à de futurs professionnels de la médiation scientifique de retranscrire cette aventure au sein d’une gazette.

Accompagnés par l’équipe Pop’Sciences, les étudiants du Master 1 IMST de l’Université Claude Bernard Lyon 1 ont pu, cette année encore, s’initier à l’investigation et à l’écriture journalistique. Ce partenariat fécond, entre Pop’Sciences et le Master IMST, permet de faire revivre cet évènement éphémère et d’offrir une expérience professionnelle unique aux étudiants.

À la suite d’enquêtes sur le terrain, d’interviews de professionnels, ils vous proposent cette nouvelle Gazette de la Fête de la science, à travers leurs différents récits accueillis sur le site Pop’Sciences.

Bonne lecture !

SSommaire

Les intelligences animales

Les intelligences humaines

Les intelligences artificielles

Les intelligences végétales

LLe Mot des formatrices

Nous félicitons les étudiants du master IMST pour s’être prêtés au jeu de l’investigation, pour leur travail assidu d’enquête, de rédaction et de réécriture, dans le cadre d’un véritable atelier pédagogique sur l’écriture journalistique.

Léa Bolliet, Samantha Dizier, Anne Guinot – Pop’Sciences

Filles et femmes en sciences : réfléchir ensemble à nos postures | Un dossier Pop’Sciences

FFilles et femmes en sciences : réfléchir ensemble à nos postures | Un dossier Pop’Sciences

À l’occasion du séminaire Pop’Sciences du 28 novembre 2025*, la communauté des acteurs de la culture scientifique et technique s’est réunie pour une matinée autour de « Filles et femmes en sciences : réfléchir à nos postures ».

L’idée des échanges de cette matinée était de montrer les différentes actions qui sont menées, et qui pourront être menées, au sein de différentes structures de recherche, d’enseignements du territoire, et dans la vie quotidienne, d’identifier les postures que nous devons et pouvons adopter, comment ne pas être contre-productifs et, au final, comment faire pour œuvrer ensemble, sans stigmatiser.

Les échanges riches et fournis ont donné lieu à deux articles : un premier article a été rédigé à partir de la conférence d’introduction d’Isabelle Vauglin qui a exposé un état des lieux de la place des filles et des femmes en science ; un second article synthétise les interventions et discussions de la table ronde où intervenaient Christine Berton, Vilaine Dutrop, Florence Françon, Audrey Mazur et Aurélie Olivesi.

Intervenantes au séminaire du 28 novembre 2025 :

> Isabelle Vauglin, astrophysicienne au CRAL – Centre de recherche astrophysique de Lyon (CNRS – Lyon 1 – ENS de Lyon) – vice-présidente de l’association Femmes & Sciences. Elle est à l’origine de l’événement « Sciences, un métier de femmes » qu’elle organise chaque année depuis 2017 avec Audrey Mazur du LabEx ASLAN et le soutien de l’ENS de Lyon.

> Audrey Mazur, ingénieure de recherche – Laboratoire d’Excellence ASLAN – Laboratoire ICAR (UMR5191, CNRS, Université Lumière Lyon 2 et ENS de Lyon) | Coordinatrice du WP Science with and for Society du LabEx ASLAN – Responsable de l’équipe Interactions, Cognitions (ICAR) | Correspondance Égalité CNRS – Correspondante Valorisation du Laboratoire ICAR | Co-organisatrice de la journée Sciences, un métier de femmes

> Christine Berton, chargée de projets science et société – CCSTI La Rotonde – École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne  – Encadre le dispositif Sciences en tous genres

> Florence Françon, chargée de mission Égalité et non-discrimination à l’ENS de Lyon.

> Aurélie Olivesi, maîtresse de conférences HDR Université Claude Bernard Lyon 1 – Équipe de recherche de Lyon en sciences de l’information et de la communication ELICO | Référente pour la Mission égalité Université Lyon 1

> Violaine Dutrop, autrice/essayiste, spécialiste genre et éducation, présidente-fondatrice de l’Institut EgaliGone

LLes articles du dossier

  • #1 – Femmes scientifiques : passer à la vitesse supérieure ! – rédigé par Anne Guinot, co-rédactrice en chef du Pop’Sciences Mag

Au-delà des déclarations d’intention, la place des femmes dans les carrières scientifiques demeure trop timide en France, particulièrement pour les sciences dites dures. Selon l’astrophysicienne Isabelle Vauglin, Vice-présidente de l’association « Femmes & Sciences », les causes sont ancrées dans la mémoire collective.

 

Lire l’article #1

 

  • #2 – Filles et science : comment les accompagner ? – rédigé par Samantha Dizier – co-rédactrice en chef du Pop’Sciences Mag

Depuis une dizaine d’années, on peut observer une forte diminution de la proportion de filles dans les études scientifiques au fur et à mesure de leur avancée dans la scolarité. Comment inverser cette tendance ? Cinq expertes de la médiation scientifique et du monde universitaire ont échangé sur le rôle et la posture de la médiation face à cet enjeu de société. Découvrez la restitution de cette table-ronde.

LIRE L’ARTICLE #2

 

* Matinée séminaire organisée par Pop’Sciences – Université de Lyon, en partenariat avec les organisatrices de « Sciences, un métier de femmes » Isabelle Vauglin (CRAL) et Audrey Mazur (LabEx ASLAN – Laboratoire ICAR), et l’association Femmes & Sciences.

Photos : Vincent Noclin