Sept ERC Consolidator Grant pour l'ETH Zurich

L'intérieur des cellules biologiques est divisé en unités organisationnelles dans lesquelles se déroulent des processus biochimiques. Comme on le sait depuis longtemps, il existe des compartiments limités par des membranes. Ces dernières années, les biologistes ont pu montrer qu'en plus de cela, des molécules à l'intérieur des cellules agissent comme des "velcros moléculaires" pour assurer une séparation des phases liquide-liquide et former ainsi d'autres unités d'organisation qui sont sans membrane. Paolo Arosio est professeur d'ingénierie biochimique. Dans son projet ERC, il appliquera le mode d'action de ces biomolécules à velcro pour produire, en dehors des cellules, un nouveau type de microcompartiments aux propriétés différentes et sur mesure. Il s'agit notamment de compartiments adaptables, capables de modifier leur composition et leurs propriétés matérielles en réponse à des stimuli. Ils pourraient un jour être utilisés pour la recherche de médicaments, afin de simplifier les réactions chimiques ou pour la production biotechnologique de médicaments.

Núria Casacuberta-Arola est une scientifique de l'environnement et une spécialiste de la mesure de la circulation océanique à partir d'éléments traces. Dans son projet ERC, elle combinera des traceurs radioactifs artificiels et naturels pour étudier les flux, les processus de mélange et les temps de circulation de l'eau dans l'océan Arctique et l'océan Atlantique Nord subpolaire. Ces deux mers alimentent l'un des principaux moteurs de l'océan global, la circulation méridienne atlantique, et jouent ainsi un r?le clé dans la régulation du climat de la Terre. Casacuberta-Arola entend clarifier certaines questions ouvertes concernant le transport des masses d'eau dans la région polaire et les mécanismes physiques sous-jacents.

Le groupe de Torsten Hoefler travaille sur les systèmes de calcul haute performance. Elle étudie la puissance des ordinateurs lors de la construction de systèmes de programmation et d'applications spécifiques pour la recherche météorologique et climatique ainsi que pour le deep learning, une méthode d'apprentissage automatique. Comme la science des données et l'intelligence artificielle augmentent le besoin en puissance de calcul, Hoefler veut développer dans son projet ERC un modèle de programmation productif et efficace. Celui-ci devrait permettre d'augmenter la puissance de calcul au cours des prochaines années, même si la complexité des circuits intégrés ne double plus tous les deux ans environ (loi de Moore). Pour dépasser les limites de cette loi, les architectures accélérées doivent être mieux exploitées. Leur modèle repose sur une vision spatiale fondamentalement nouvelle, qui tient compte de la structure informatique des applications.

Lucio Isaexplore de nouveaux matériaux et processus basés sur les micro et nanoparticules et les interfaces complexes qu'elles forment avec les fluides qui les entourent. Son projet vise à développer une nouvelle classe de microparticules capables d'adapter leur forme et leurs propriétés à leur environnement, et de modifier la nature de leurs mouvements et de leurs interactions avec les particules voisines. Isa souhaite créer des micro-matériaux qui, comme les micro-organismes ou les systèmes robotiques, peuvent se donner un feedback et communiquer entre eux. Pour ce faire, il combinera des synthèses chimiques et des techniques de nanofabrication. De tels matériaux pourraient être utilisés pour transporter des médicaments dans le corps ou pour filtrer des polluants de l'environnement, par exemple.

Martin Pilhoferétudie les interactions entre les cellules à l'aide de différentes techniques d'imagerie. En 2015 déjà, il avait obtenu un ERC Starting Grant. Avec l'actuelle Consolidator Grant, Pilhofer et son groupe souhaitent développer des méthodes de cryo-tomographie électronique qui leur permettront d'analyser des échantillons complexes de l'environnement naturel. Ils utiliseront ces méthodes pour étudier la diversité et l'évolution des interactions entre les cellules dans les écosystèmes microbiens. Les populations microbiennes sont étonnamment diversifiées sur le plan génétique. Pilhofer veut faire de la cryotomographie électronique un outil permettant de détecter chez les bactéries des structures moléculaires encore inconnues et leurs fonctions.

Comment concevoir sur ordinateur des vêtements sur mesure, à la mode, qui soient en même temps parfaitement adaptés aux mensurations individuelles d'une personne donnée ? C'est la question qu'étudie Olga Sorkine-Hornung avec son groupe au sein de l'Interactive Geometry Lab, qui mène des recherches dans le domaine de l'infographie. Dans son projet ERC, elle s'intéresse à la modélisation numérique 3D et à la fabrication de vêtements. L'objectif est de développer de nouveaux outils de conception assistée par ordinateur pour les professionnels de l'industrie du textile et de l'habillement. Le résultat escompté est la création d'algorithmes et de logiciels qui favorisent le passage d'une production de masse avec des tailles de vêtements standardisées à des vêtements sur mesure qui conviennent parfaitement à chaque individu. Dans la mesure où les designs numériques des vêtements sont réalisés sur commande et adaptés automatiquement, il est également possible d'économiser des ressources naturelles et humaines.

La dynamique des populations s'intéresse à la propagation des populations biologiques au fil du temps et dans des espaces géographiques. Elle englobe des processus très divers tels que l'apparition et l'extinction d'espèces, la propagation d'agents pathogènes, le développement d'un ovule fécondé en un organisme ou la dégénérescence de cellules en tumeurs. La professeure de l'ETH ZurichTanja Stadler souhaite, dans son projet ERC, élucider les règles fondamentales de tels processus de dynamique des populations. Pour cela, elle se servira surtout de l'évaluation mathématique et statistique des arbres génétiques. De nouveaux modèles dits phylodynamiques devraient ainsi voir le jour. De tels modèles sont en principe déjà utilisés dans la recherche sur l'évolution et l'épidémiologie. Stadler souhaite maintenant établir ses modèles en dehors de ces domaines, notamment dans le domaine de la biologie du développement.

Comme pour de nombreux autres cancers, il faut faire la distinction entre la tumeur primaire et les cellules dérivées de cette tumeur dans le cancer du sein. Chez certaines patientes, des cellules se détachent de la tumeur, pénètrent dans les vaisseaux sanguins, se propagent ainsi et forment des métastases ailleurs dans le corps. Ce sont surtout ces métastases qui provoquent des évolutions défavorables de la maladie, pouvant aboutir à la mort. Nicola Aceto est actuellement professeur à l'université de B?le. Il rejoindra l'ETH Zurich début 2021 et étudiera dans le cadre de son projet ERC les mécanismes par lesquels les cellules cancéreuses du sein peuvent pénétrer dans les vaisseaux sanguins. Sur cette base, Aceto souhaite développer de nouvelles méthodes qui empêchent les cellules cancéreuses de se détacher de la tumeur primaire. L'objectif à long terme est de stopper thérapeutiquement la propagation du cancer du sein par le biais des métastases.