Portraits de chercheurs et de chercheuses en Région Pays de la Loire
Le 23 septembre 2022, l’édition 2023 de l’ANR Tour a fait étape à l’Hôtel de Région des Pays de la Loire, à Nantes. L’occasion de dresser le bilan du partenariat liant la Région des Pays de la Loire et l’ANR qui s’illustre notamment par la création du dispositif "Trajectoire nationale de la recherche ligérienne"*. Lancé par la Région, ce dispositif a vocation à simplifier l’offre de financement auprès des communautés scientifiques et des acteurs de la recherche sur le territoire, et à mieux les accompagner tout en favorisant la performance des laboratoires ligériens. L’occasion, aussi, de partir à la rencontre de porteurs et de porteuses de projets et des équipes de recherche qu’elles soutiennent. Deux laboratoires nantais étaient à l’honneur : le laboratoire Chimie et interdisciplinarité, synthèse, analyse, modélisation, le CEISAM (CNRS/Nantes Université), et le Centre de recherche translationnelle en transplantation et immunologie, le CR2TI (Inserm/Nantes Université/CHU de Nantes). Des chercheurs et des chercheuses ont pu échanger sur leurs parcours. Quelles sont leurs problématiques de recherche et les enjeux qu’elles soulèvent ? Quels ont été, concrètement, les apports de ce partenariat ? Dans quel cadre les chercheurs et les chercheuses ont-ils bénéficié de ce soutien entre l’ANR et la région ? Retrouvez leurs témoignages à travers leurs portraits.
Jean-Nicolas Dumez : dans l’intimité de la matière
Pour Jean-Nicolas Dumez, "Faire de la science" était une évidence depuis l’enfance. "Nourrie, sans doute, par le mélange d’une certaine curiosité et d’un environnement familial baigné de science", ajoute-t-il. "L’envie de m’engager dans la recherche m’est venue très tôt, au lycée. Quand j’ai eu l’impression, vraisemblablement justifiée, que cela me permettrait de rester au plus près de la science pendant toute une vie". Le jeune chimiste, aujourd’hui chercheur au laboratoire Chimie et interdisciplinarité, synthèse, analyse, modélisation (CEISAM, CNRS / Nantes Université) a eu un parcours sans ombres ou presque. Après des études à l’Ecole normale supérieure de Lyon, il passe sa thèse en 2011 au Centre de RMN à très hauts champs de Lyon. "J’ai assez vite apprécié les sciences physiques plus particulièrement, parce qu’elles peuvent se construire avec des objets, réels ou abstraits, relativement simples et des lois exactes, tout en ayant une portée qui s’étend bien au-delà. La chimie physique notamment partage et offre aussi ces caractéristiques" précise le chercheur. Il se familiarise avec différentes facettes de la résonance magnétique, et de ses applications à l’étude des matériaux et à l’imagerie médicale, lors de ses séjours post-doctoraux : l’un à l’Institut Weizmann, en Israël, puis l’autre à l’université de Southampton, au Royaume Uni. Il tente pendant son post-doctorat le concours du CNRS et intègre en 2014 l’Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN), au sein de l’Université Paris Saclay.
Sonder la matière
À l’interface entre la physique et la chimie, les recherches de Jean-Nicolas Dumez portent sur le développement de méthodes d’analyses plus rapides et plus sensibles de spectroscopie RMN. "Ce que j’apprécie dans la RMN, c’est tout autant le fait que son formalisme repose beaucoup sur de l’algèbre linéaire - j’aime bien les matrices et qu’elles soient finies -, le lien étroit que l’on peut établir entre théorie et expérience, et le fait de naviguer entre les deux pour accéder à de nouvelles informations chimiques". La technique RMN trouve des applications en chimie, en biologie, dans le domaine biomédical ou dans l’agroalimentaire. Elle permet de sonder la matière et notamment d’analyser la composition d’un mélange naturel, artificiel ou complexe - comme des biofluides ou des réactions chimiques - à l’échelle atomique en observant le magnétisme des noyaux situés au cœur des atomes. "Cela repose sur la description et l’utilisation de la dynamique des spins nucléaires associés à chaque atome. Ces spins sont de véritables espions moléculaires utilisés pour sonder la matière". L’un des principaux défis actuels réside dans la durée et le degré de sensibilité de ces méthodes d’analyse, notamment pour le suivi dans le temps des réactions chimiques de ces mélanges : "Si elle permet de voir en temps réel les transformations des molécules, l’identité et la concentration des molécules dans une solution, la spectroscopie RMN reste limitée dans les mélanges étudiés en termes de vitesse de réaction" souligne Jean-Nicolas Dumez. C’est ce défi qu’il tente de relever. En 2016, après une première tentative manquée d’un projet ERC, il obtient un financement JCJC pour ses travaux. "Cela a véritablement boosté notre projet scientifique, à l’Institut de Chimie des Substances Naturelles, et nous a encouragé à le poursuivre, à aller encore plus loin".
Repousser les limites de détection en RMN : vers un laboratoire 4.0
2018 marque un tournant dans la carrière du chercheur. Il quitte l’ICSN pour rejoindre le CEISAM, à Nantes, après avoir candidaté à l’appel à projet de la Région Pays de la Loire, Connect Talent. Ce programme encourage les chercheurs et chercheuses (et leurs projets audacieux) à venir travailler sur les paillasses ligériennes. Il obtient la même année un ERC Starting Grant pour le projet Dinamix. Ce projet vise justement à permettre une description plus complète des mélanges de molécules évoluant dans le temps en développant de nouvelles méthodes d’analyses, basées sur la RMN diffusionnelle, et qui exploitent une approche de parallélisation spatiale inspirée de l’imagerie par résonance magnétique. "Le fait d’être lauréat du programme Connect Talent a, je le crois, été bien reçu. Cela m’a permis de défendre lors des oraux de l’ERC un projet encore plus ambitieux", tient-il à souligner.
Le projet ANR DigitalChem (Chemical synthesis with a flow platform integrating self-adaptive algorithms and autonomous NMR structural determination ou Synthèse chimique à l'aide d'une plateforme en flux intégrant une algorithme auto-adaptable et une détermination structurale autonome, coordonné par François-Xavier Felpin, chercheur au CEISAM), dont il est l’un des responsables partenaire, a, lui, débuté il y a tout juste un an. "Ces financements nous donnent les ressources nécessaires pour faire de la science et encourager un effort déjà initié, une dynamique. Ils nous permettent aussi de réfléchir à la recherche que l’on veut faire, de la décomposer et de l’expliquer." insiste Jean-Nicolas Dumez. "Le projet DigitalChem permettra de franchir un cap technologique inédit au travers de la mise au point de la première plateforme en flux au monde permettant le criblage et l'optimisation autonomes de conditions réactionnelles". Il s’agit cette fois-ci de lever un verrou technologique pour aller vers un laboratoire 4.0 connecté, intelligent, flexible et autonome qui permettra aux expérimentateurs de délaisser les tâches manuelles, routinières et répétitives en s'appuyant sur l'utilisation massive des technologies de l’information. "Cela implique un changement d’échelle qui repose sur la communication entre les objets".
Le projet DigitalChem bénéficiera aussi de l'outil Trajectoire Nationale de la Région Pays de la Loire ; un financement complémentaire qui servira plusieurs objectifs : globalement, à pousser toujours plus loin l’exploration de leurs hypothèses, et, plus concrètement, à recruter un post-doctorant ou une post-doctorante durant toute une année. Et de conclure "La recherche, c’est tout à la fois des succès, de jolis résultats mais aussi des impasses. Je crois qu’il est aussi nécessaire de rappeler que la science ne se fait pas seul. Il y a une dimension collective à cette réussite ; l’indépendance n’est rendue possible que par le collectif.".
Elise Chiffoleau : des points de contrôle de l’immunité pour lutter contre le cancer
"Au départ, je penchais plutôt pour la biologie du végétal. Ma passion pour l’immunologie est venue petit à petit, en licence de sciences, à l’Université de Nantes" avoue la chercheuse. Sa thèse en poche, elle quitte la Cité des Ducs en 2002 pour poursuivre un post doctorat aux Etats-Unis à l’Université de Pennsylvanie, près de Philadelphie, au département de médecine. Puis retourne à Nantes. "À l’époque, les jeunes chercheurs et chercheuses postulaient souvent dans leur laboratoire de thèse. J’ai passé le concours, j’y suis restée. Cela se fait de moins en moins, il y a davantage de mobilité aujourd’hui." poursuit Elise Chiffoleau. Depuis 2005, elle cherche à décrypter les rouages du système immunitaire au Centre de recherche en transplantation et en immunologie translationnelle (CR2TI, Inserm/Nantes Université/CHU de Nantes) - la recherche translationnelle est aux interfaces entre recherches fondamentale et clinique. Elle y co-dirige l’équipe Phagocytes mononucléaires, immunopathologie et immunovirologie qui vise à étudier la régulation du système immunitaire et de la réponse immunitaire dans certaines pathologies. En 2009, elle obtient une habilitation à diriger des recherches (HDR).
Traquer les checkpoints de l’immunité dans le cancer
Depuis quelques années, l’immunothérapie est l’une des approches les plus prometteuses dans la lutte contre le cancer. Au lieu de s’attaquer directement aux cellules tumorales, l’immunothérapie consiste à stimuler le système immunitaire des patients pour les reconnaître et les détruire. Et de fait, les cellules cancéreuses brouillent les signaux du système immunitaire : elles se servent de points de contrôle ou des checkpoints immunologiques afin d’annihiler les défenses immunitaires dirigées contre elles. Ces checkpoints, interactions moléculaires entre un ligand présent sur la cellule tumorale et un récepteur présent sur une cellule immunitaire, sont des mécanismes clés de la réponse immunitaire antitumorale ; ils sont au coeur des travaux d’Elise Chiffoleau. "La compréhension des mécanismes de ces point de contrôle représentent des enjeux pour la santé très importants. Leur dérégulation peut entraîner des réponses immunitaires altérées avec des pathologies comme des cancers ou des maladies inflammatoires chroniques." explique la chercheuse.
Avec son équipe, ils ont identifié l’un de ces points de contrôle, CLEC-1, un récepteur exprimé par les cellules myéloïdes infiltrant les tumeurs et capable de restreindre leur activation et une réponse immune efficace. "Des résultats préliminaires montrent l’implication de ce récepteur dans l’échappement tumoral. Par conséquent, ce récepteur représente une cible thérapeutique potentielle pour booster l’activation des cellules myéloïdes et la réponse anti-tumorale" ajoute-t-elle. En 2018, elle obtient pour ces recherches exploratoire un PRCE (Projet de recherche collaborative entreprise) de l’ANR, C_LECT_INHIB, en collaboration avec la société française de biotechnologie Ose Immunotherapeutics, spécialisée dans l’immunothérapie du cancer. Le projet, qui vient tout juste de s’achever, s’est développé autour de deux axes : étudier la biologie de CLEC-1 et fabriquer un outil thérapeutique pour bloquer ce checkpoint immunitaire, grâce à des anticorps monoclonaux. "Nous sommes parvenus à faire la preuve de concept que de bloquer ce point de contrôle permettait de restaurer une réponse immunitaire antitumorale efficace" précise la chercheuse. Un succès pour ce projet de recherche qui a également abouti au dépôt de cinq brevets dont un licencié cette année par Ose Immunotherapeutics. Le PRCE a également permis d’associer une thèse Cifre (pour Convention industrielle de formation par la recherche). "Nous avons aussi travaillé avec Nantes Université et la SATT (Société d'accélération du transfert de technologies) Ouest Valorisation. Au final, il y a eu une véritable valorisation scientifique, économique et sociétale autour de ce projet" se réjouit Elise Chiffoleau.
En attendant de nouveaux financements, C_LECT_INHIB est actuellement en suspens. Mais la chercheuse espère pouvoir aller plus loin : "c’est important de le souligner, les financements ANR sont un véritable levier et ce PRCE aura une suite. Nous allons poursuivre les recherches avec Ose Immunotherapeutics sur la molécule. À ce jour, nous avons encore plusieurs candidats-médicaments au fort potentiel thérapeutique. L’objectif est désormais d’ouvrir un nouveau volet : isolé un candidat d’anticorps humanisé et l’amener jusqu’à son développement pré-clinique et clinique".
L’immunothérapie pour d’autres domaines thérapeutiques
Elise Chiffoleau pilote également un autre projet, le Projet de recherche collaborative (PRC) CLIPS, qui débutera en janvier 2023. Il vise à évaluer le rôle du point de contrôle identifié pour le cancer, cette fois-ci dans le cas des pneumonies, des pathologies souvent caractérisées par une dérégulation de la réponse immunitaire. "Ce projet PRC sera mené en collaboration avec une autre équipe du CR2TI qui a récemment rejoint notre unité et est spécialisée dans la réponse inflammatoire lors des interactions hôte-pathogène et dans l’homéostasie du poumon" précise la chercheuse. "Ce projet est d’autant plus important que les pneumonies sont l’une des premières causes de mortalité dans le monde". CLIPS comprendra un versant de recherche expérimentale et un versant de recherche sur des cohortes de patients - recherche translationnelle. "C’est d’ailleurs ce que j’ai particulièrement apprécié dans cet appel : notre projet n’avait que des résultats préliminaires sur ce point de contrôle dans les pneumonies. Le fait que nous soyons sélectionnés montre que l’ANR encourage non seulement des projets de "routine" mais aussi les projets de recherche exploratoire" poursuit-elle. Ce PRC, d’une durée de trois ans, permettra deux recrutements et notamment celui d’un technicien pour une technologie de pointe absolument nécessaire au projet mais particulièrement chronophage : le single cell RNA sequencing ou séquençage unicellulaire haut débit, développé au laboratoire et qui permet de décortiquer finement les mécanismes de la réponse immunitaire. Ce projet bénéficiera aussi de l’outil Trajectoire nationale : la région Pays de la Loire octroie un financement complémentaire à hauteur de 50 000 € au laboratoire porteur, sans sélection.
La chercheuse note ainsi que la hausse du taux de sélection des appels à projets se ressent "même au niveau de notre Centre de recherche. Les procédures se sont aussi simplifiées ; les plateformes de suivi et de soumission de projets bien plus pratiques. Et personnellement, j’apprécie le format de la lettre d’intention devant accompagner nos dossiers ainsi que le récent droit de regard sur les critiques des jurys externes auxquels nous pouvons répondre". Au CR2TI, une Grant manager peut également guider les scientifiques dans la rédaction de leurs dossiers de soumission, pour les parties administratives, les fiches financières surtout, les grilles de salaire ou encore ce qui est éligible aux dépenses. "Cela nous aide considérablement" ajoute la chercheuse.
Fabrice Odobel : vers un avenir solaire
"J’ai toujours aimé la science", confie Fabrice Odobel. Tout petit, je jouais déjà à Chimie ou Biologie 2000 ; j’appréciais aussi la physique mais je souhaitais avant tout devenir biologiste et travailler dans la nature. Et surtout, depuis mes 15-16 ans, j‘ai cette intuition que l’énergie solaire sera l’énergie du futur". L’apprenti-chercheur poursuit cette idée durant toute sa scolarité et bien au-delà. Il fait ses classes préparatoires puis entre finalement dans une école d’ingénieur, "un parcours plutôt classique" ajoute-t-il, avant de se lancer dans une thèse, en 1991, à l’Université de Strasbourg sur la photosynthèse artificielle. Il a eu la chance d’être un des élèves de Jean-Pierre Sauvage, alors chercheur au CNRS, et lauréat du prix Nobel de chimie en 2016 pour ses travaux sur les machines moléculaires. Fabrice Odobel s’envole pour les Etats Unis en 1994 pour suivre un post-doctorat à l’Université de Columbia. Il revient un an plus tard et intègre le CNRS en 1995 au Laboratoire de synthèse organique (LSO, Unité mixte CNRS/Université de Nantes). "Cinq ans plus tard, j’ai pris mon autonomie scientifique en obtenant une habilité à diriger des recherches (HDR)".
Mettre le soleil en boîte
Il se consacre alors à la conception et la synthèse d’édifices organiques ou organo-métalliques doués de propriétés photoniques, c’est à dire issues de l’interaction de la lumière avec la matière. Autrement dit, il cherche à comprendre des structures qui reproduisent une des étapes clés de la photosynthèse en permettant d’utiliser l’énergie solaire pour produire des molécules d’intérêt comme des composés de base pour l’industrie chimique (méthanol par exemple) ou des combustibles pour le secteur de l’énergie (hydrogène par exemple). En 2002, il est alors soutenu par un dispositif, l’Action concertée incitative (ACI).
Depuis, il s’attèle à convertir l’énergie solaire en énergie chimique, à mettre le "soleil en boîte", formule qui lui tient à cœur. "Par la porte ou la fenêtre, nous nous dirigeons vers une société solaire : la transition vers les énergies renouvelables et décarbonées est une nécessité, accentuée par l’amenuisement des ressources fossiles et surtout le changement climatique induit par les activités humaines". Pour le chercheur, il existe aujourd’hui deux principales manières de se saisir de l’énergie solaire. Par une technologie mature : le photovoltaïque ; et par la photosynthèse artificielle, en plein essor. Cette première technologie repose sur des cellules, principalement composées de silicium, qui convertissent l’énergie du soleil, les photons en électricité. Celles-ci atteignent des rendements records ces dernières années. Il travaille, avec son équipe, au développement de cellules photovoltaïques d’un nouveau genre : incolores et transparentes dans le visible - les cellules photovoltaïques classiques doivent être normalement parfaitement opaques pour absorber un maximum de photons émis par le soleil -, ces cellules convertissent non plus le domaine du visible mais celui du proche infra-rouge (NIR). "Cette technologie permettrait d’étendre l’usage du photovoltaïque, notamment dans le BIPV (Building Integrated PhotoVoltaic en anglais) c’est-à-dire l’intégration du photovoltaïque dans l'habitat, pour les vitres de fenêtre ou des serres par exemple, afin de produire de l’électricité. Elle n’entend pas remplacer les cellules silicium mais viendrait en complément" précise-t-il.
Vers une économie circulaire du carbone
La photosynthèse artificielle vise, elle, à concevoir et synthétiser des architectures moléculaires pour miner une ou plusieurs fonctions clefs de l'appareil photosynthétique naturel. Cela peut passer par la photo-décomposition de l’eau c’est à dire le craquage des molécules d’eau en ses constituants que sont les molécules d’oxygène et l’hydrogène. Ce dernier composé étant considéré aujourd’hui comme le vecteur - et non une source - énergétique de demain. "Nous nous appuyons sur ce que font les plantes depuis des milliards d’années : capter l’énergie lumineuse pour activer une molécule en puits de potentiel, comme le CO2 de l’air, pour la transformer en molécules organiques à haute valeur ajoutée. Cette technologie est en cours de développement dans les laboratoires. Demain, nous aurons des centrales à photosynthèse artificielle pour reproduire ce que l’on sait faire en laboratoire à grande échelle : capter la lumière pour transformer l’eau en hydrogène, et/ou à l’instar de ce que font les plantes, capter le CO2 de l’air pour les transformer en molécules organiques, comme le méthanol, une molécule phare pour l’industrie" présage Fabrice Odobel. C’est pour ces travaux qu’il obtient un premier financement ANR en 2020 pour le projet de recherche collaboratif PECALO, visant précisément à développer un dispositif photoélectrochimique tandem pour la réduction du dioxyde de carbone et l’oxydation des alcools, projet qui rassemble quatre équipes : le CEISAM et l’IMN à l’Université de Nantes, le LEM à l’Université de Paris et le LPICM à l’Ecole Polytechnique à Saclay.
Le monde de la recherche évolue, souligne le chercheur, les scientifiques s’adaptent : "Les sources de financements sont le nerf de la recherche. Ce sont des bras de leviers qui nous permettent d’acquérir une certaine autonomie scientifique, de développer nos idées et de démontrer leur pertinence : si nous avons les moyens d’aller plus loin, nous obtenons plus de résultats, et l’on peut lancer davantage de projets en recrutant notamment des doctorants, et en achetant le matériel nécessaire à nos recherches". Il vient tout juste d’obtenir un deuxième financement de l’ANR, en 2022, pour un projet qu’il pilote également, Electrocat pour Electrocatalyseurs sans métal noble pour la réduction des protons, du dioxyde de carbone et des nitrates grâce aux interactions avec la deuxième sphère de coordination. "Cela nous donne la motivation pour aller encore plus loin dans ces projets de recherche potentiellement de rupture. L’ANR, nous le remarquons, a augmenté ces taux de succès ces dernières années. La rallonge de la région, avec ce nouveau dispositif qu’est Trajectoire nationale, nous permettra de prendre un nouvel élan". À noter que d’autres dispositifs ligériens existent, comme Étoiles montantes qui accompagnent les jeunes chercheurs et chercheuses pour décrocher, à court terme, un financement de l’ERC - European research council - Starting ou Consolidator Grant ou encore Connect Talent qui soutient l’installation en région de leaders scientifiques de renommée internationale, porteurs de projets de rupture. Ces deux projets de recherche collaboratifs - en particulier - et ses travaux en général servent un objectif commun : favoriser l’économie circulaire du carbone, "le défi du siècle pour contenir le réchauffement climatique" ajoute-t-il.
Aussi, la photosynthèse artificielle a plusieurs cibles : l’hydrogène, par décomposition de l’eau ; la réduction du CO2 de l’air en matière organique ; "et un autre projet, GreenH3, qui s’inscrit dans le cadre d'un PEPR** (Programme et équipement prioritaire de recherche), le PEPR Hydrogène décarboné, pour l’activation du diazote (N2) afin de le transformer en ammoniaque" explique le chercheur, qui enseigne aussi en parallèle à l’Université de Nantes la chimie supramoléculaire, la photosynthèse artificielle et le photovoltaïque de 3ème génération. L’ammoniaque, largement utilisé pour la fabrication des engrais azotés, repose actuellement sur le procédé Haber-Bosch, très énergivore et donc à l’origine de production massive du CO2 dans l’atmosphère. "Comment activer le diazote de l’atmosphère pour faire de l’ammoniaque avec comme seule source d’énergie la lumière ? Ceux qui y arriveront feront une découverte majestueuse. Nous allons tenter d’apporter des éléments de réponse et travaillons sur le premier dispositif" s’enthousiasme-t-il. "Pour ma part, je me contente de contribuer, modestement, à l’avancée des connaissances scientifiques. Ce n’est que dans 50 ou 100 ans que l’on pourra juger de la véritable valeur de ce que l’on a fait aujourd’hui".
Fabrice Odobel insiste sur l’importance de soutenir la recherche fondamentale : "Pour ouvrir des voies de rupture, il faut combler un maillon manquant qui ne résulte pas toujours d’un raisonnement logique et déductible. On se heurte souvent à des obstacles imprévus, on tâtonne, on arrive dans des impasses. C’est la recherche fondamentale - et ses hypothèses - qui permettent des changements de paradigme, de trouver des solutions innovantes à des problèmes complexes" conclut-il.
En savoir plus
* Les premiers soutiens régionaux du dispositif "Trajectoire nationale de la recherche ligérienne" ont été votés en 2021 et 2022 en s’adossant au financement de l’ANR via l’Appel à Projets Générique (AAPG) annuel. Dans ce cadre, la Région des Pays de la Loire a ainsi mobilisé, en 2021 et 2022, 3.6 millions d’euros pour le soutien de 75 projets.
** Les programmes et équipements prioritaires de recherche (PEPR) visent à construire ou consolider un leadership français dans des domaines scientifiques liés ou susceptibles d’être liés à une transformation technologique, économique, sociétale, sanitaire ou environnementale et qui sont considérés comme prioritaires au niveau national ou européen. Le PEPR Hydrogène décarboné est piloté par le CNRS et le CEA.
