Equipex+ : des équipements de haute qualité pour le meilleur niveau mondial
Institutionnel
Imaginés par le PIA3, les EquipEx+ ont pour objectif de maintenir l’excellence et le leadership de la recherche française. Largement impliqué, le CNRS en coordonne 16.
« L’accès à des équipements scientifiques de qualité́ qui répondent aux plus hauts standards internationaux est un élément essentiel de la compétitivité́ de la recherche française », indique Alain Schuhl, directeur général délégué à la science du CNRS. C’est dans cet objectif que l’État français, au travers du Programme d’investissements d’avenir (PIA)3 a investi dans des équipements scientifiques nécessaires au maintien de l’excellence et du leadership de la recherche nationale. Cinquante-deux projets ont ainsi été retenus pour un financement total de 422 M€ dans le cadre de l’action « Équipements structurants pour la recherche : EquipEx+1 ». Le CNRS collabore dans de nombreux projets, mais en coordonne seize (voir encadré), pour un montant total de 189 millions d’euros, qui ciblent des défis scientifiques majeurs, allant de l’astronomie à la biodiversité en passant par le numérique.
Des équipements pour tenir son rang
« L’astronomie et les sciences de la Terre et de l’environnement sont des domaines très exigeants en termes d’instrumentation pointue, et qui nécessitent des investissements de long terme pour mettre en œuvre des systèmes aux performances ultimes. Il nous faut ainsi nous appuyer sur des équipements de haute qualité pour être au meilleur niveau international et tenir notre rang », souligne Sophie Godin-Beekmann, directrice adjointe scientifique à l’Institut national des sciences de l’Univers (INSU) du CNRS, institut qui porte cinq des seize EquipEx+ que coordonne le CNRS.
Parmi eux, le F-CLELT, qui consolide la contribution française aux instruments de l'Extremely Large Telescope (ELT) de l'European Southern Observatory (ESO)2 dont la France est l'un des 16 pays membres. « Participer à la construction des instruments de ce télescope unique de 39m de diamètre qui verra sa première lumière en 2027 permet de maintenir l'excellence et le leadership du savoir-faire en instrumentation optique en France, d'être parmi les premiers utilisateurs de l'ELT en bénéficiant de temps garanti et de former la communauté astronomique française à l'utilisation de cette suite instrumentale sans équivalent au niveau mondial », ajoute-elle.
Côté biologie, l’EquipEx+ France-cryo-EM3 - qui équipera la France de trois cryo-microscopes électroniques haute énergie de dernière génération, ultra-performants et ultra-stables, permettant d’observer des échantillons au niveau atomique - devrait permettre au pays de revenir dans la course de la cryo-microscopie alors que, depuis l’essor de cette technologie ces dix dernière années, la France a pris du retard par rapport à ses voisins européens. « Grâce au financement de trois instruments parmi les plus performants, nous pourrons rattraper notre retard d’ici deux ans », souligne Daniel Boujard, directeur adjoint scientifique à l’Institut de sciences biologiques (INSB) du CNRS qui suit les deux EquipEx+ portés l’institut : France-cryo-EM et MUDIS4LS4 , ce dernier ayant pour projet la création d’espaces numériques mutualisés pour les sciences du vivant pour des données FAIR.
Autre exemple côté physique, le projet MAGNIFIX5 - porté par l’Institut de physique du CNRS (INP) - permettra à la communauté française scientifique et industrielle d’accéder de façon privilégiée à la nouvelle source de quatrième génération de l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), la plus performante du monde. « L’association synchrotron ESRF-EBS6 -Magnifix permettra aux scientifiques français d'être en position particulièrement favorable pour traiter des questions inabordables jusque-là, grâce aux expériences d’une précision inédite, le criblage, et le suivi en temps réel des propriétés des matériaux dans des domaines aussi variés que la physique, la chimie, les sciences de la terre, les sciences du patrimoine, de l'environnement, et la biologie », apprécie Kees van der Beek, chargé de mission Institut à l’INP, qui porte deux EquipEx+, MAGNIFIX et ADD4P7 .
Favoriser les synergies entre les équipes et entre les disciplines
Si les EquipEx+ « auront un impact majeur » sur la production scientifique et la production de nouvelles technologies, ils constituent également un « important facteur de structuration en favorisant les synergies entre les équipes et les disciplines », ajoute Alain Schuhl. C’est le cas par exemple de Terra Forma (voir encadré) en sciences du système terre-univers-environnement qui développe un réseau de capteurs intelligents à travers le territoire pour le suivi des écosystèmes. Coordonné par l’INSU, il implique huit8 des dix instituts du CNRS. D’ailleurs, de nombreux EquipEx+ coordonnés par le CNRS ont su utiliser la force que représente l’interdisciplinarité de l’organisme. « Notre institut est impliqué dans les EquipEx+ à dimension numérique MUDIS4LS et FITS9 , respectivement porté par l’INSB et l’IN2P3 », indique Gérald Dherbomez, chargé de mission Plateformes à l’Institut des sciences de l’information et de leurs interactions (INS2I) - institut portant les EquipEx+ TIRREX10 et CONTINUUM11 .
La science ouverte à l’honneur
« Les EquipEx+ sont des instruments stratégiques pour la recherche française. De nombreux projets coordonnés par le CNRS s’inscrivent au cœur de la politique scientifique portée par le CNRS pour la science ouverte », soutient Alain Schuhl. C’est le cas notamment de MUDIS4LS, de COMMONS12 , porté par l’Institut des sciences humaines et sociales (INSHS) du CNRS visant à développer un consortium de moyens mutualisés pour des services et données ouvertes en SHS, ou encore de GAIA DATA, infrastructure de données et services pour l'observation, la modélisation et la compréhension du système Terre, de la biodiversité et de l'environnement, porté par l’INSU. « Ouvert et interopérable, ce dispositif permettra d’accéder de manière transparente à des données multi-sources : observation (satellites, campagnes de mesures, dispositifs in-situ, inventaires, observatoires), expérimentations, simulations », décrypte Sophie Godin-Beekmann.
Des équipements pour stimuler la communauté
Alors que le PIA1 avait permis un effort important pour des équipements de taille intermédiaire, les EquipEx, et que le PIA2 s’était concentré sur un nombre limité d’équipements structurants pour la recherche, le PIA3 et son action EquipEx+ poursuit la volonté́ de créer de nouveaux équipements pour maintenir un leadership français dans plusieurs domaines. « Avec les EquipEx+, nous sortons de la vision purement locale des EquipEx pour aller vers des instruments qui ont vocation à servir l’ensemble de la communauté », explique Daniel Boujard. Car les EquipEx+ proposés par les établissements d’enseignement supérieur et de recherche sont majoritairement des équipements mutualisés. C’est par exemple le cas de TIRREX, infrastructure technologique pour la recherche d'excellence en robotique qui - si elle est coordonnée par le CNRS et plus particulièrement l’INS2I - implique de nombreux autres organismes. Le projet rassemble tous les acteurs majeurs de la recherche académique française en robotique tels que le CNRS, INRIA13 , le CEA14 , l’INRAE15 et plus encore. « Au total, cet EquipEx+ regroupe 19 partenaires. Nous avons vraiment poussé pour ouvrir le projet à d’autres organismes. Ainsi, il va servir et soutenir toute la communauté qui va se nourrir des échanges créés par l’infrastructure », explique Gérald Dherbomez.
Le CNRS est également un partenaire impliqué au sein de nombreux autres projets retenus, qu’ils soient portés par des universités ou d’autres organismes de recherche. « Nous avons mis beaucoup de forces de l’INSB et de l’INEE sur AO-EMBRC16 , porté par Sorbonne Université, et qui va donner un nouveau moyen pour observer la faune marine grâce à l’automatisation d’imagerie », indique Daniel Boujard. C’est également le cas pour le projet DeepSea’nnovation, un projet de capteurs et préleveurs innovants pour les sciences marines grand fonds, porté par l’Ifremer et pour lequel l’INSU et l’INSB sont largement impliqués. « L’objectif est de promouvoir l’utilisation de ces capteurs afin de répondre aux besoins scientifiques et valoriser les équipements. Cette exploitation permettra de fédérer la communauté scientifique de toutes les disciplines océaniques, de la colonne d'eau aux grands fonds marins », conclut Sophie Godin-Beekmann.
- 1Le PIA1 s’était concentré sur des équipements de taille intermédiaire, les EquipEx ; le PIA2 sur un nombre limité d’équipements structurants pour la recherche et le PIA3 et son action EquipEx+ a poursuivi cette volonté́ de créer de nouveaux équipements de soutien pour maintenir un leadership français dans plusieurs domaines de recherche.
- 2Observatoire européen pour des recherches astronomiques dans l’hémisphère austral.
- 3Instrumentation nationale en Cryo microscopie électronique.
- 4Espaces numériques mutualisés pour des données FAIR en biologie-santé.
- 5Mise Au meilleur niveau Global et Nouvelles Infrastructures Françaises d’Investigation aux rayons X durs.
- 6Extremely Brilliant Source.
- 7Fabrication Additive de verres et composants pour la photonique.
- 8INSU, INS2P3, INEE, INS2I, INP, INSIS, INSHS et INSB.
- 9Services numériques fédérés du CNRS pour les infrastructures de recherche.
- 10Technological Infrastructure for Robotics Research of Excellence.
- 11Continuité collaborative du numérique vers l'humain.
- 12Consortium de moyens mutualisés pour des services et données ouvertes en SHS.
- 13Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique.
- 14Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives.
- 15Institut national de la recherche agronomique.
- 16Observatoires Augmentés du Centre National de Ressources Biologiques Marines.
La liste des EquipEx+ coordonnés par le CNRS :
- ADD4P : Fabrication additive de verres et composants pour la photonique
- ANVOLE : Acquisition d'un nouvel avion pour l'observation à long rayon d'action de l'environnement : un avion-laboratoire d'excellence pour l'innovation française dans la lutte contre le changement climatique et les risques naturels, l'observation spatiale de la Terre et l'aviation civile et militaire
- COMMONS : Consortium de moyens mutualisés pour des services et données ouvertes en SHS
- CONTINUUM : Continuité collaborative du numérique vers l'humain
- F-CELT : Contribution française à l'instrumentation de l'Extremely Large Telescope
- FITS : Services numériques fédérés du CNRS pour les infrastructures de recherche
- France-Cryo-EM : Instrumentation nationale en cryo microscopie électronique
- GAIA DATA : Infrastructure distribuée de données et services pour l'observation, la modélisation et la compréhension du système Terre, de la biodiversité et de l'environnement
- HALiance : HAL interoperability, accessibility and network centric environment
- MAGNIFIX : Mise au meilleur niveau global et nouvelles infrastructures françaises d'investigation aux rayons X durs
- MuDiS4LS : Espaces numériques mutualisés pour des données FAIR en biologie-santé
- NANOFUTUR : Investissements en nanofabrication pour les investissements en nanotechnologies du futur
- OBS4CLIM : Système d'observation intégré pour l'atmosphère
- PACIFICS : Initiative accélérateurs pour les futurs systèmes innovants
- TERRA FORMA : Concevoir et tester l'observatoire intelligent des territoires à l'heure de l'Anthropocène
- TIRREX : Infrastructure technologique pour la recherche d'excellence en robotique
Terra Forma : des nouveaux capteurs pour comprendre et répondre aux défis environnementaux
« Nous allons étudier des territoires marqués par l’empreinte de l’Homme, alors que nous sommes dans une période d’enjeux majeurs pour l’avenir de la planète et de questionnements sur la manière dont nous pouvons y vivre durablement », explique Laurent Longuevergne, géophysicien au laboratoire Géosciences Rennes1 et co-porteur de l’EquipEx+ Terra Forma, au côté de Virginie Girard, cheffe de projet Infrastructures de Recherche à l’Observatoire des sciences de l’Univers de Grenoble2 et Arnaud Elger, chercheur en écologie au Laboratoire d’écologie fonctionnelle et environnement3 . Doté de 9,6 millions d’euros sur sept ans, Terra Forma, dont le lancement avait lieu ce 24 janvier, vise à créer sur le territoire français une plateforme d’observation basée sur des observatoires in situ où serait disséminée un réseau dense de capteurs environnementaux, ces derniers reliés par un système de communication central.
Cet EquipEx+, coordonné par l’INSU, implique à l’échelle nationale 150 chercheuses et chercheurs provenant de 42 laboratoires du CNRS, de INRAE4 , de l’IRD5 et de nombreux établissements universitaires, ainsi que de 8 des 10 instituts du CNRS. Il s’appuie sur un ensemble de questions de recherche et de société visant à mesurer et comprendre ce qui fonde l’habitabilité de la Terre – le capital naturel que constituent les sols, l’intégrité de la biodiversité et des paysages, les ressources en eau – ou ce qui la menace, comme les contaminations chimiques. Ces questions seront mesurées par des capteurs uniques en leur genre. « Les capteurs doivent être frugaux, adaptés au terrain, dotés d’intelligence embarquée, miniaturisés et à bas coûts. Et ils doivent être nombreux et hétérogènes pour apporter une vision globale. C’est un changement de paradigme dans notre manière d’observer nos territoires. » En exemple, une sonde multi-paramètres mesurant toutes les variables standards et notamment la concentration et flux de matières organiques dans un écosystème aquatique, développée dans le cadre du projet. « Cet instrument est open source, sa structure est basée sur l’impression 3D avec de l’électronique simple et des capteurs disponibles dans le commerce. Il peut donc être reproduit ou acheté à bas coûts, donc accessible à tous. » Car l’objectif est aussi de développer des ‘capteurs citoyens’ et leur appropriation par la société civile afin de favoriser son implication dans des questions environnementales prégnantes. A terme, ce seront une quinzaine de nouveaux capteurs qui seront développés dans le cadre de Terra Forma. « Nous avons délimité les besoins, puis démarché les chercheurs des instituts de l’IN2P36 , l’INS2I7 , l’INP8 et l’INSIS9 du CNRS pour qu’ils nous aident à les créer. » Au final Terra Forma sera composé de centaines de capteurs communicants portés par des animaux, des personnes, fixes ou encore embarqués sur drone. « Un site très instrumenté pourra aller jusqu’à une centaine de capteurs ».
Terra Forma est bâti en lien avec les Infrastructures de Recherche (IR) RZA10 sur les socio-écosystèmes11 et OZCAR12 sur la Zone Critique, et se déploiera sur les mêmes sites pour favoriser le partage de données. Dans un premier temps, des sites pilotes, aux caractéristiques environnementales et d’usage des territoires contrastées, seront instrumentés dans trois zones en France : le Lautaret-Oisans (écosystème de montagne), le bassin versant d’Auradé (écosystème de plaine agricole) et Guidel-Ploemeur (écosystème côtier). La plateforme sera ensuite disséminée et déployée sur 12 autres observatoires. « Terra Forma sera le bras armé de RZA et OZCAR pour le réseau eLTER France13 . Il nous a fallu définir notre contribution à cette infrastructure et apporter à la communauté une vision totalement neuve de définition d’outils génériques - notamment avec le ‘capteur bas couts’ pour lequel eLTER est très intéressé ».
A terme, cet instrument de recherche majeur aidera à mieux comprendre le fonctionnement de ces socio-écosystèmes en proie à d'intenses changements grâce à l'acquisition et la valorisation des données acquises. « Il est question ici de progresser sur les capacités prédictives des modèles, notamment pour accompagner les territoires dans leurs besoins de prospective et d’adaptation au changement climatique. Les observatoires in-situ sont des lieux de rencontre importants entre chercheurs, étudiants, citoyens, gestionnaires, où se co-construisent les savoirs pour aborder les enjeux d’aménagement du territoire, de gestion des ressources, le tout intégrant le changement climatique. »
- 1CNRS/Université Rennes 1.
- 2CNRS/IRD/INRAE/METEO France/Université Grenoble Alpes.
- 3CNRS/Institut national polytechnique de Toulouse/Université Toulouse-Paul Sabatier.
- 4Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement.
- 5Institut de recherche pour le développement.
- 6Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS.
- 7Institut des sciences de l'information et de leurs interactions du CNRS.
- 8Institut de physique du CNRS.
- 9Institut des sciences de l’ingénierie et des systèmes.
- 10Le Réseau des zones ateliers est une infrastructure de recherche interdisciplinaire sur les socio-écosystèmes gérée par l’Institut Écologie et Environnement du CNRS. Les Zones Ateliers se focalisent autour d’une unité (un fleuve, les paysages - agricole ou urbain - et la biodiversité, de l'antarctique à l'Afrique subsaharienne, ou le littoral, ou encore la vie dans des environnements caractérisés par une irradiation chronique d’origine naturelle ou naturelle renforcée) et y développent une démarche scientifique en s’appuyant sur des observations et expérimentations sur des sites ateliers.
- 11Les systèmes socio-écologiques sont vus comme des systèmes complexes impliquant des composantes biophysiques - telles que l’écologie, l’hydrologie, etc. - et des composantes sociétales – telles que l’économie, les politiques publiques, les institutions, etc.
- 12(Observatoires e la Zone Critique : Applications et Recherche.) OZCAR est une infrastructure de recherche nationale gérée par l’INSU et dédiée à l’observation et à l’étude de la zone critique, la zone habitable des continents, des hauts reliefs jusqu’aux régions côtières.
- 13eLTER France est la composante nationale de l’infrastructure de recherche européenne eLTER dont le but est de faire progresser le réseau européen de sites de recherche sur les écosystèmes à long terme et des plateformes de recherche socio-écologiques. eLTER France est composé de RZA et OZCAR.
