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LA R E C H E R C H E E U R O P E E N N E A G R E N O B L E

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C’est l’environnement scientifiqueexceptionnel de Grenoble qui a permis l’implantation successive surle Polygone Scientifique de troisgrands instituts européens :

• l’Institut Laue-Langevin (ILL), à latête de la recherche neutroniquemondiale ;

• une antenne du LaboratoireEuropéen de Biologie Moléculaire(EMBL), spécialisée dans la biologiestructurale ;

• l’installation Européenne deRayonnement Synchrotron (ESRF)dont la source de rayons X est unedes plus puissantes du monde.

deux

UN SITE SCIENTIFIQUE UNIQUE AU MONDE

Dans un cadre de toute beauté, Grenoble est une cité cosmopolite, unetechnopole reconnue largement pour ses centres de recherche, ses universités, son dynamisme économique et ses nombreux projets d’avenir.

Nulle part ailleurs on ne trouve cette conjonction d'une très grande source deneutrons et d'un synchrotron aussi performant. Plus de 8 000 scientifiquesdu monde entier viennent chaque annéeutiliser ces équipements: la science neconnaît pas de frontières.

UN EXTRAORDINAIRE PÔLE D’ATTRACTION POUR LES SCIENTIFIQUES

L’ILL

L'ILL (Institut Laue-Langevin) estun centre international derecherche spécialisé en scienceset techniques neutroniques.Financé par 11 pays, il exploite la source de neutrons la plusintense au monde, alimentant 40 instruments scientifiques detrès haute technologie.

Les neutrons de l’ILL permettentd’explorer la matière de façon non-destructive, dans les domaines scientifiques les plus variés.

L’ ESRF

L’ESRF (European SynchrotronRadiation Facility), financé par 18 pays, produit des faisceaux derayons X extrêmement intensesdestinés aux scientifiques quicherchent à mieux comprendre l’organisation et les propriétés de lamatière.

Des milliers de chercheurs utilisentainsi chaque année les 48 stationsd’expérience spécialisées, appelées« lignes de lumière », mises à leurdisposition à l’ESRF.

L'EMBL

Le site de Grenoble abrite uneantenne de l’EMBL (LaboratoireEuropéen de Biologie Moléculaire),dont le siège est à Heidelberg, en Allemagne. L’EMBL s’estdonné quatre missions : la recherchefondamentale, le service auxchercheurs européens, le dévelop-pement d'une instrumentation de pointe et la formation. L'EMBLcompte 18 pays membres.

L'antenne de Grenoble bénéficie dela présence des neutrons de l'ILL etde la lumière synchrotron de l'ESRF,idéalement complémentaires enbiologie structurale.

quatre

TROIS INSTITUTS LEADERSDANS LEURS DOMAINES

INSTITUTS DE SERVICE, L’ILL ET L’ESRF METTENT LEURS INFRASTRUCTURES À LA DISPOSITION DES CHERCHEURS VENUS DU MONDE ENTIER.INSTITUTS DE SERVICE, L’ILL ET L’ESRF METTENT LEURS INFRASTRUCTURES À LA DISPOSITION DES CHERCHEURS VENUS DU MONDE ENTIER.

Matériaux et métallurgie

Pénétrant les matériaux sans lesdétruire, les neutrons permet-tent de comprendre leursmécanismes d’endommagementet de transformation.

Les applications sont innom-brables : l’analyse de contraintedes rails de chemin de fer et deturbines d’avion, le contrôle dessoudures, essentiel à la sécurité,ou l’étude du comportement del’hydrogène avec différentsmétaux de stockage...

Plonger dans le nanomonde

La lumière synchrotronest bien adaptée à l’observation de la struc-ture et de la compositiondes « points quantiques »,de tout petits amasd’atomes. Les pointsquantiques pourraientconstituer le matériau debase de lasers émettantdes couleurs que l’on ne peut pas produireautrement. La recherche en nano-technologie promet derévolutionner l’électro-nique du futur, à l’instardes ordinateurs quan-tiques ou des écransultraplats.

six

Phénomènes quantiques

Parce qu’il a unemasse (sensible à lagravité), parce qu’il estneutre (insensible auxperturbations électro-magnétiques), parcequ’il est très petit, leneutron est idéal pourétudier les effetsquantiques de la gravi-tation. On a ainsi pumontrer qu’un neutronqui tombe dans unpotentiel gravitation-nel ne tombe pas

comme un marteau, mais par sauts quantiques, demême qu’une succession rapide d’images donne l’illu-sion de la continuité. La physique quantique n’a pasencore livré tous ses secrets !

UNE SCIENCE MULTIFACETTE

Des expériences inédites, à la frontière de la science actuelle, sont réalisées dans desdomaines très variés allant de la biologiemoléculaire à la physique fondamentale, enpassant par la science des matériaux et lesétudes environnementales.

Le travail du cuivre à la préhistoire

Les neutrons sont précieux en archéologie car ilsautorisent l’étude en profondeur d’objets rares et fragiles.On a pu ainsi établir que la hache en cuivre d’Ötzi, la momie retrouvée en 1991 dans le Tyrol, a été fabriquéepar étapes, en alternant des cycles de travail à froid et dechauffe : une avancée considérable dans la connaissancedes techniques métallurgiques utilisées il y a plusieursmilliers d’années.

Lutter contre le cancer

Les propriétés uniques de lalumière synchrotron permettentd’améliorer les techniques tra-ditionnelles à base de rayons X utilisées pour l’imagerie médi-cale et la thérapie, mais aussi de développer des méthodescomplètement nouvelles.

Par exemple, en étude pré-clinique, un rayonnement X d’uneénergie particulière associé à de lachimiothérapie semble trèsprometteur pour détruire destumeurs au cerveau.

Comprendre l’organisation duvivant

L’étude des protéines est essentielle pourdécrypter les mécanismes complexes duvivant. La cristallographie aux rayons X est unoutil extrêmement puissant pour révélerl’arrangement des atomes à l’intérieur desprotéines : une clé pour la compréhension deleur fonctionnement.

Par exemple, l’information structurale ainsiobtenue peut expliquer comment les protéinesvirales aident les virus à pénétrer dans les cellules, et par quels processus les virus sereproduisent. Cette connaissance permetd’améliorer l’efficacité des médicaments pourlutter contre les maladies virales

copyright Südtiroler Archäologiemuseum Bolzano (Italie). www.iceman.it

huit

DES TECHNIQUES COMPLÉMENTAIRES :rayons X et neutrons

Le fil de toile d’araignée est, de façon surprenante, à la fois très solide et élastique. Les diagrammes de diffusionobtenus avec les neutrons et les rayons X,en nous révélant les secrets de fabricationmis au point par la nature, nous permettront peut-être un jour de produiredes fibres en polymères synthétiques de qualité équivalente.

Le contraste des radiographies dumême appareil photo enregistréespar neutrons et par rayons X montre que les neutrons révèlentl’hydrogène contenu dans les maté-riaux plastiques, alors que les rayons Xsont plus sensibles aux métaux.

Les rayons X et les neutrons perçoivent le monde des atomes de façon différente : les rayons X voient les électronstandis que les neutrons interagissent avec les noyaux. De plus, les neutrons sont particulièrement sensibles à l’hydrogène. En combinant les images produites par les unset par les autres, nous accédons à des informations pluscomplètes.

Détail vu aux rayons X

En rouge : nuage de densité des électrons

En bleu : nuage de densité des noyaux

En violet : atomes d’hydrogène

rayons X

neutronsDétail vu aux neutrons

Pour mieux comprendrel’arrangement très complexedes milliers d’atomes contenusdans une molécule biologique,on peut l’étudier de façon complémentaire au moyen desdeux techniques.

Les rayons X donnent uneimage extrêmement précise dela position des atomes dans lamolécule, à l’exception desatomes d’hydrogène qui sontpeu visibles (ils comportent unseul électron).

A l’inverse, les atomes d’hydrogène peuvent êtreclairement observés avec lesneutrons.

De très nombreuses techniques utilisantles rayons X ou les neutrons, notammentl’imagerie, la diffraction, la diffusion auxpetits angles ou encore la spectroscopiesont mises à la disposition des scientifiques travaillant pour l’industrie.

Parmi les avancées les plus specta-culaires, notons la possibilité de recréersur les stations expérimentales les conditions réelles rencontrées dans l’industrie. Par exemple, les chercheurs

sont capables de reproduire l’environ-nement d’un moteur de voiture etd’analyser in situ la composition des gazde combustion à la sortie d’un pot catalytique dont ils veulent tester l’efficacité.

La pharmacie, les transports, les maté-riaux, les cosmétiques et l’agroalimentairesont parmi les industries les plus demandeuses de techniques perfection-nées, à base de rayons X et de neutrons.

dix

INNOVATION ET INDUSTRIE

Afin de rester compétitive, l’industrie a besoin aujourd’hui de faire appel aux techniques les plus sophistiquées pour sarecherche de haut niveau.

Depuis plusieurs années, l’ILL etl’ESRF se sont structurés pourrépondre aux exigences desindustriels, en leur offrant unaccès rapide et totalement confidentiel.

UN QUART DES EXPÉRIENCES SCIENTIFIQUES RÉALISÉES À L’ESRF ET L’ILL SONT DIRECTEMENT LIÉES À LA R&D INDUSTRIELLE.

• 1 200 employés hautement qualifiés

Le caractère international des trois instituts se reflète dans leur personnel,issu d’une quarantaine de pays. Cemélange de cultures et d’approches scientifiques et techniques variées est uneinestimable source de richesse. En plusd’assurer le fonctionnement 24h/24 desinstallations, le personnel participe aurenouvellement des idées, au développe-ment de techniques innovantes et à lamodernisation des équipements. Ce bras-sage permanent contribue à l’atmosphèreunique, à la fois multiculturelle et inter-disciplinaire, qui règne sur le site.

• Une communauté d'utilisateurs enprovenance du monde entier

Chaque année, plusieurs milliers de scientifiques du monde entier viennent à

Grenoble pour utiliser les instruments derecherche exceptionnels de l’ESRF et del’ILL. Les équipes disposent d’un temps defaisceau limité (4 jours en moyenne) pouranalyser leurs échantillons.

Le voyage et l’hébergement sont organiséspar chaque institut, pour permettre auxmembres des équipes de se consacrerentièrement à leurs expériences. Unemaison d’hôtes et un restaurant leur sontaccessibles à proximité des installationsexpérimentales.

• Education et formation scientifiques

La formation des étudiants est indispen-sable pour entretenir la vitalité de la science européenne. Près de 100 doc-torants préparent leur thèse sur le site. Enoutre, chaque année, les trois instituts

accueillent des sessions expérimentalesdans le cadre d’une formation inter-nationale conçue pour de jeuneschercheurs spécialisés dans la neutroniqueou le rayonnement synchrotron.

• Séminaires

De nombreux séminaires et conférences dehaut niveau sont organisés sur le site. Des chercheurs de grand renom y participent, faisant de Grenoble un lieu privilégié d’échanges et de rencontres pourla communauté scientifique internationale.

LA VIE SUR LE SITE : UN CARREFOUR POUR LES ÉCHANGES SCIENTIFIQUES

douze

SYNERGIES ET PARTENARIATS

quatorze

Pour tenir leur rang sur la scèneinternationale, les instituts derecherche européens doiventoptimiser leurs ressources etdévelopper des synergies à tousles niveaux. L’ESRF, l’ILL etl’EMBL se sont engagés surcette voie depuis quelquesannées et affirment aujourd’huileurs ambitions.

Le Partenariat pour la BiologieStructurale (PSB) réunit les trois institutsdu site européen ainsi que l’Institut deBiologie Structurale (IBS), situé à proximité. Centre d’excellence engénomique structurale, il concentrerases programmes de recherche sur desprotéines et des biomolécules sélection-nées pour leur intérêt médical. Le PSBpartage ses locaux avec l’Institut deVirologie Moléculaire et Structurale(IVMS), nouvellement créé.

Autre exemple de coopération : FAME38,un laboratoire commun dédié àl’ingénierie des matériaux. Il permet aux

industriels et ingénieurs européens debénéficier des neutrons de l’ILL et desrayons X de l’ESRF. FAME38 est parti-culièrement performant dans le domainedes transports (aéronautique, rail…).

De nombreux accords de collaborationont été mis en place avec d’autressources synchrotron ou neutroniquesdans le monde entier, renforçant ainsi laposition de Grenoble au carrefour de lascience européenne.

L’EMBL, l’ESRF et l’ILL ont récemmentuni leurs forces à celles de quatre autresgrands instituts de rechercheeuropéens, le CERN, l’ESA, l’ESO etEFDA-JET au sein de la collaborationEIROforum. En relation étroite avec laCommission européenne, ils placentGrenoble au cœur de l’Espace Européende la Recherche.

seize

Le projet se décline en plusieursvolets :

• la création de futurs partenariatsentre l’ILL, l’ESRF et d’autres labo-ratoires européens ;

• un centre de technologies avancéesdestiné, entre autres, à disséminerles techniques et méthodes dévelop-pées à l’ESRF et l’ILL vers les centresde recherche en Europe ;

• un centre de conférences de 350places, indispensable pour accueillirles dizaines de grandes conférencesinternationales organisées chaqueannée, ainsi que les EcolesEuropéennes et les Ecoles Doctorales ;

• un espace d’accueil et d’expositionspour les visiteurs, qui facilitera la dé-couverte par le public de ces installationsde recherche de tout premier ordre ;

• une nouvelle entrée afin d'améliorerl'accès et la visibilité du site et de pleinement mettre en valeur son caractère international ;

• l’agrandissement des structuresexistantes pour faire face à l’activitéaccrue du site : restaurant et maisond’hôtes verront ainsi leur capacitéaugmentée.

UN REGARD VERS L’AVENIR

L’ILL, l’EMBL et l’ESRF ont leprojet de développer leur sitecommun afin d’en faire un campus de recherche de rayon-nement international capable de concurrencer les centres d’excellence ailleurs dans lemonde.

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A Grenoble, chaque année, plusieursmilliers de visiteurs viennent découvrirla science et la technologie dévelop-pées dans les trois instituts. Environ lamoitié vient de l'étranger.

Des journées Portes Ouvertes offrentrégulièrement au public la possibilitéde s’immerger dans le monde desgrands instruments de recherche.

Les trois instituts participent acti-vement à de nombreux événementsaux niveaux local, national et européen :Fête de la Science, SemaineEuropéenne de la Science ou célé-brations scientifiques telles quel'Année Mondiale de la Physique.

Membres d’EIROforum, l'ILL, l’EMBLet l’ESRF co-organisent aussi desactions éducatives à très grandeéchelle, comme Science en Scène,dont le but est de développer la colla-boration entre les chercheurs et lesenseignants de matières scientifiquesaux quatre coins de l’Europe.

À LA RENCONTRE DU PUBLIC

Informer les médias des derniers développementsde la science, faire partager au public la passion dela recherche, en donner le goût aux jeunes sontautant de défis pour les instituts de recherche, à une époque où la science et la technologie jouentun rôle-clé pour le futur de nos sociétés.