Les Grands Programmes de Recherche de l’Université PSL​

En savoir plus : ChemAI | PSL

Le grand programme de recherche ChemAI vise à positionner l’Université PSL à la pointe de la révolution de la science des données et de l’intelligence artificielle en chimie. Ses objectifs sont : transformer la production et la collecte de données expérimentales et théoriques pour créer des bases de données efficaces, promouvoir la conception chimique guidée par l’IA et réaliser des avancées scientifiques rendues possibles par l’IA. En impliquant l’ensemble de la communauté chimique de PSL, ChemAI favorisera le développement d’une culture des données durable dans les laboratoires, renforçant la recherche et l’enseignement, et formant une nouvelle génération de chimistes et d’ingénieurs chimistes aptes à exploiter les outils de la chimie du futur basés sur les données.

En savoir plus : Chemistry of Cell States | PSL

Les cellules eucaryotes et procaryotes peuvent s'adapter à leur environnement, en adoptant des phénotypes distincts de manière réversible et dynamique, et ce indépendamment des altérations génétiques. Ce phénomène, communément appelé plasticité cellulaire (ou transitions d'état cellulaire), est exploité par de nombreux types de cellules dans divers scénarios comme les processus métastatiques des cellules cancéreuses et dans les processus inflammatoires. Par exemple, dans le cancer, de rares sous-populations de cellules cancéreuses prolifératives dans la masse des tumeurs primaires ont la capacité de réduire la prolifération cellulaire pour adopter plutôt des propriétés de migration et d'invasion, ce qui permet à ces cellules de disséminer loin de la tumeur primaire, de coloniser des endroits éloignés dans le corps et d'ensemencer de nouvelles tumeurs dans d’autres organes vitaux. Lorsqu'elles sont exposées à des agents chimiothérapeutiques standard, ces cellules peuvent aussi adopter un état cellulaire tolérant aux médicaments qui alimente les rechutes, responsables de 90 % des décès liés au cancer. Dans le contexte de l'inflammation, les cellules immunitaires exposées à un agent pathogène (bactéries, virus, etc.) peuvent adopter un état cellulaire activé capable d'éradiquer cet agent pathogène. Fréquemment des phénomènes, encore mal connus, impliquant les cations métalliques endogènes interviennent. Une activation incontrôlée peut cependant être préjudiciable aux tissus sains et provoquer une inflammation aiguë conduisant à la mort de l'hôte, comme on l’a vu dans la COVID. La compréhension des bases moléculaires qui sous-tendent la plasticité cellulaire dans le contexte du cancer, de l'inflammation et de l’infection, et plus largement des cellules procaryotes, de la résistance aux antibiotiques et de la virulence bactérienne, peut révéler des cibles biologiques jusqu'alors inexplorées qui se prêtent à une intervention thérapeutique, ce qui renforce l'idée que le contrôle de l'état cellulaire peut conférer des avantages thérapeutiques. ​

Dans ce projet, nous avons réuni des experts issus de milieux scientifiques apparemment très différents afin de décrypter les mécanismes moléculaires de la plasticité cellulaire. Cela impliquera des chimistes organiciens de synthèse et (bio)-inorganiciens, des physico-chimistes, des biochimistes, des biologistes structuralistes et spécialistes du cancer, des neuroscientifiques, des biologistes cellulaires, des microbiologistes et des immunologistes qui, ensemble, seront en mesure de fournir de nouvelles connaissances de nature académique en combinant leurs expertises. ​

ChemCellState a pour fil conducteur le rôle des ions métalliques dans la régulation de ces phénomènes, dont l'exploration nécessite des interactions interdisciplinaires qui ne sont pas courantes dans le monde universitaire et qui caractérisent l'Université PSL. Le programme est divisé en quatre axes interconnectés visant à 1. disséquer les différents aspects moléculaires et biologiques qui sous-tendent la plasticité cellulaire, 2. développer des outils biologiques et chimiques pour étudier la plasticité cellulaire, 3. développer des petites molécules de type médicament, notamment à base de métaux, capables de contrôler la plasticité cellulaire dans des contextes pathologiques et 4. développer des méthodes physico-chimiques en chimie quantitative et en modélisation pour contrôler et quantifier les paramètres qui caractérisent les transitions d'états cellulaires, avec un focus particulier sur le rôle des cations métalliques. Ce n'est qu'en réunissant toutes ces compétences que nous pourrons comprendre le mystère de l'adaptation cellulaire responsable de la progression de la maladie. Ce programme devrait jeter les bases du développement de la prochaine génération de produits thérapeutiques.

En savoir plus : Culture Lab

CultureLab vise à renforcer la position de PSL comme leader des sciences humaines et sociales computationnelles, en structurant un réseau jusqu’ici informel de laboratoires. Les approches informatiques, désormais intégrées à la recherche traditionnelle, nécessitent une synergie entre leurs diverses applications : conservation et restauration des données, simulations, modélisation, visualisation, et étude de données textuelles, visuelles ou musicales. CultureLab favorise cette synergie en soutenant la collecte et l’annotation de grands ensembles de données culturelles, en construisant des modèles théoriques prédictifs pour les sciences humaines et sociales, et en unifiant l’étude des processus historiques et sociaux, du présent sociologique immédiat à la longue durée historique et au-delà, jusqu'au passé profond de l'évolution culturelle humaine.

En savoir plus : DEVINE | PSL

Les tissus sont des unités fondamentales des organismes multicellulaires. Indépendamment de leurs multiples rôles, ils sont pour la plupart formés par les mêmes types de classes de cellules : des cellules souches qui génèrent des descendants spécialisés, des cellules stromales et diverses cellules immunitaires résidant dans les tissus. Comprendre comment ces différents composants cellulaires interagissent pour construire des tissus fonctionnels et comment ils sont dérégulés au cours du vieillissement ou de pathologies telles que le cancer est un défi majeur en biologie et médecine. ​

Bien que l'on sache depuis un siècle que les tissus sont composés à la fois de cellules spécialisées et de cellules immunitaires résidentes, les biologistes du développement et les immunologistes ont principalement travaillé de manière isolée. Les biologistes du développement ont caractérisé les interactions moléculaires, cellulaires et mécaniques entre les cellules souches des tissues, leurs descendants spécialisés et le stroma, toutes essentielles à la croissance, au renouvellement, au vieillissement et à la maladie des tissus. En parallèle, les immunologistes ont déchiffré comment les cellules immunitaires défendent l’organisme face aux pathogènes, régulent les interactions avec le microbiote et réagissent à l'apparition de cancers. Ainsi, nous manquons d'une compréhension globale de la biologie des tissus intégrant tous ses composants cellulaires.​

DEVINE émerge de la nécessité pour les biologistes du développement et les immunologistes d'unir leurs forces pour mieux comprendre la biologie des tissus tout au long de la vie du point de vue fondamental et médical. S'appuyant sur l'expertise et les connaissances de deux communautés scientifiques de PSL internationalement reconnues, DEVINE permettra de décrypter le continuum biologique entre le développement, l'homéostasie, le vieillissement des tissues et le cancer. Cet objectif sera atteint par le biais d'un programme scientifique intégré, nouveau et unique, explorant les liens physiologiques et pathologiques entre les cellules souches, les cellules spécialisées des tissus et les cellules immunitaires au cours du développement et de la vie adulte. La mission à long terme de DEVINE sera renforcée par la mise en place de programmes avancés pour former des générations futures de scientifiques à l'interface entre la biologie du développement et l'immunité. Enfin, les connaissances acquises en biologie tissulaire seront exploitées pour proposer et tester des approches thérapeutiques innovantes visant à améliorer la fonction tissulaire lors du vieillissement et des maladies et à contrecarrer la transformation tumorale. S'appuyant sur un consortium fort et des technologies de pointe émergentes pour étudier les tissus du niveau moléculaire au niveau de l’organisme, DEVINE pourra promouvoir l’émergence d’un domaine de recherche interdisciplinaire à fort potentiel disruptif, à la pointe de la recherche fondamentale, de l'innovation technologique et de la santé humaine.​

En savoir plus : ENLife | PSL

Le projet EnLife rassemble les chercheurs de PSL pour comprendre et concevoir des systèmes vivants synthétiques à différents niveaux de complexité. En modifiant les propriétés des systèmes vivants, en combinant protéines et composants cellulaires, et en étudiant leurs propriétés émergentes dans les cellules et tissus, EnLife vise à identifier les concepts fondamentaux de l’émergence des fonctions, améliorer le contrôle et l’ingénierie de ces systèmes, développer de nouvelles technologies pour interagir avec les cellules et tissus, et concevoir des systèmes vivants artificiels. Le programme s’appuie sur l’expertise des chercheurs à l’interface de la physique et de la biologie pour créer un ensemble de recherches unique, allant des systèmes minimaux reconstitués aux cellules synthétiques, tissus et organes artificiels, ainsi qu’aux nouvelles formes de vie émergentes de la matière active et des systèmes auto-organisés.

En savoir plus : Faire collection

Le Grand programme de recherche « Faire Collection » fédère les recherches menées à PSL sur les collections, considérées comme outils et produits de la recherche et de l’enseignement. Il inclut les collections institutionnalisées (bibliothèques, archives, musées) mais aussi les assemblages fragmentaires, disparus ou en cours de constitution, et celles à constituer pour documenter les pratiques actuelles.

Adoptant une approche transdisciplinaire et diachronique, le programme couvre toutes les disciplines de PSL et valorise l’histoire des collections comme outil réflexif et pédagogique. Il s’articule autour de deux axes : l’histoire des collections et les opérations qui la structurent (sélection, assemblage, classification, description, mais aussi dispersion et oubli) ; et le rôle des collections pour les communautés scientifiques, en explorant leur contribution à l’enseignement et à la constitution de nouvelles communautés, ainsi que les interactions entre PSL, d’autres acteurs académiques et le monde non académique.

En savoir plus : Institut Pierre-Gilles de Gennes | PSL

Aujourd'hui, l'Institut Pierre-Gilles de Gennes (IPGG) est un écosystème interdisciplinaire au sein de PSL, englobant une recherche scientifique de pointe, une plateforme technologique, des actions de formation initiale et de formation continue, des actions d'innovation et de valorisation, et une connexion solide avec les industries par le biais du Carnot IPGG.​

Cette synergie au sein de PSL sera encore renforcée puisque le périmètre du prochain Grand Programme IPGG sera étendu non seulement à plusieurs équipes des 4 institutions IPGG mais aussi à des équipes de Mines ParisTech PSL et du Collège de France. L'arrivée de nouvelles équipes dans notre projet apportera une richesse de compétences et d'expertises nouvelles. En abordant les défis du 21ème siècle, y compris les transitions écologiques et énergétiques, ainsi que les questions critiques dans le domaine de la santé et des sciences de la vie, le projet IPGG apparaît comme une initiative pionnière.​

L'innovation dans ces domaines stratégiques nécessite des percées technologiques et conceptuelles. Le projet IPGG s'est engagé à aborder ces questions sociétales sous l'angle des concepts et technologies microfluidiques. Nous avons identifié des questions scientifiques importantes dans des domaines clés tels que les transitions environnementales et écologiques, la biologie et la santé. Ces domaines interconnectés sont prêts à connaître un impact transformateur grâce aux approches micro et nanofluidiques.​

Nous nous concentrerons sur le lancement de projets ayant un impact sur la transition écologique, en particulier dans le domaine des technologies à émissions négatives de CO2 et d'énergie.​

Simultanément, la communauté IPGG a fait ses preuves à l'interface de la biologie et de la microfluidique, illustrant comment les micro et nanotechnologies peuvent être exploitées pour répondre à des questions biologiques. Dans un avenir proche, nous souhaitons étudier le contrôle des fonctions biologiques et synthétiques basé sur l'auto-organisation, comprendre l'état stable et l'évolution des systèmes vivants et biosynthétiques dans des environnements changeants, et explorer des alternatives à l'expérimentation animale pour accélérer la découverte de médicaments. En outre, deux projets transversaux ont été identifiés pour être développés dans le cadre du projet IPGG, en se concentrant sur la chimie des flux et les approches de recyclage/upcyclage. Ces initiatives reflètent notre engagement à repousser les frontières scientifiques et à contribuer à trouver des solutions à certains défis mondiaux les plus urgents.

En savoir plus : FAn | PSL

Le Grand programme de recherche « Les fabriques de l'antique : Construire et représenter les temps anciens » (FAn) vise à doter l’Université PSL d’un observatoire du passé et des multiples représentations des sociétés anciennes. Il étudie la formation des identités collectives, des mémoires culturelles et des régimes d’historicité dans toutes les aires culturelles et toutes les périodes historiques. Le programme favorise la synergie entre partenaires auparavant dispersés et adopte une approche globale des phénomènes historiques, de l’Asie orientale à l’Amérique centrale, en passant par l’Inde, le Proche-Orient et la Méditerranée. Institutionnellement, FAn renforce les liens entre les unités de recherche de l’Université PSL et collabore étroitement avec les musées et le Réseau des Écoles françaises à l’étranger (ResEFE) pour valoriser les recherches et leurs retombées sociétales.

En savoir plus : PSL-NEURO: Mechanism of Learning and Adaptation

Le cerveau permet de percevoir, raisonner et agir. L’évolution du système nerveux a offert aux animaux de vastes capacités d’interaction, d’apprentissage et d’adaptation. Les mécanismes biologiques précis qui sous-tendent ces fonctions restent cependant insuffisamment compris. PSL-Neuro vise à en révéler les fondements en mobilisant une trentaine d’équipes internationales utilisant des approches expérimentales et théoriques complémentaires. Le projet intègre les échelles spatiales (molécules, synapses, cellules, microcircuits, réseaux) et temporelles (transmission nerveuse, plasticité synaptique, consolidation de la mémoire) pour comprendre le comportement et l’activité neuronale via des modèles théoriques. Il favorisera la collaboration interinstitutionnelle, la formation de nouveaux chercheurs et produira des résultats bénéfiques pour la santé et la biotechnologie, tout en inspirant des avancées en intelligence artificielle.

En savoir plus : Metasoft Matter

METASOFT vise à définir les grandes orientations scientifiques des prochaines décennies en matière de matière molle, en s’appuyant sur l’expertise reconnue de PSL et sur la mise en commun des talents de sa communauté scientifique. Le programme concentre ses efforts sur trois axes : l’invention des robots souples de demain, grâce à la combinaison des savoir-faire en matériaux souples, métamatériaux, robotique souple et conception ; la compréhension des fluides complexes et des solides amorphes, d’importance stratégique pour l’industrie ; et les domaines à fort impact environnemental, en complément des efforts actuels sur le recyclage, la gestion de l’eau et la valorisation du CO₂. METASOFT mobilise ce dynamisme scientifique pour renforcer le rayonnement international de PSL dans la matière molle.

En savoir plus : Q-MAT | PSL

La matière quantique désigne une classe de systèmes physiques caractérisés par des phénomènes quantiques émergents persistants sur de larges échelles d’énergie et de taille, à l’interface de la physique de la matière condensée, de la science des matériaux, de la physique des atomes froids et de l’ingénierie quantique. Au-delà des matériaux conventionnels, elle englobe notamment les supraconducteurs, le graphène, les hétérostructures de van der Waals, la matière topologique, les semi-métaux de Weyl, les oxydes complexes, les systèmes bidimensionnels torsadés, les liquides de spin quantiques et les atomes refroidis par laser. Le projet Q-MAT fédère des équipes de cinq institutions de PSL autour d’approches expérimentales et théoriques complémentaires, afin de favoriser les synergies, ouvrir de nouvelles directions de recherche et renforcer le rôle de PSL comme acteur majeur de la physique quantique et de ses applications futures.

En savoir plus : Smartwaves

Depuis les années 2000, des avancées majeures en technologie et en traitement des données dans plusieurs domaines des ondes — optique, acoustique, micro-ondes et sismologie — ont profondément renouvelé les approches expérimentales et théoriques, notamment grâce aux métamatériaux, au façonnage du front d’onde et aux réseaux ultradenses d’émetteurs-récepteurs. Ces développements rendent nécessaire l’élaboration de nouveaux modèles physiques prenant en compte les dimensions temporelles, fréquentielles et spatiales de la propagation des ondes dans des milieux complexes. Le programme « Smart Waves » vise à fédérer les expertises complémentaires présentes à PSL afin de relever des défis fondamentaux et appliqués communs, dans un domaine jouant un rôle central pour des enjeux sociétaux majeurs tels que la santé, la communication et le développement durable. En favorisant une collaboration étroite entre communautés et une approche transdisciplinaire autour des ondes agiles, ce programme soutient l’émergence de thématiques de recherche innovantes et renforce le positionnement de PSL comme acteur de premier plan dans ce domaine.

En savoir plus : StatPhysMath

La physique statistique est la branche de la physique théorique qui adopte une vision stochastique de la nature. Elle a connu de grands succès, tels que la théorie cinétique des gaz, la mécanique statistique et la mécanique quantique, et a attiré et attire encore des figures majeures comme Boltzmann, Einstein, Langevin, Giorgio Parisi (prix Nobel 2021) et Hugo Duminil-Copin (médaille Fields 2022). Étroitement liée aux mathématiques via la théorie des probabilités, elle s’applique à tout système formé d’un grand nombre de constituants interagissant microscopiquement, des particules aux animaux, neurones ou utilisateurs de réseaux sociaux. Le projet vise à créer et dynamiser une communauté scientifique à PSL, au-delà des départements historiques, favorisant les fertilisations croisées entre mathématiques et physique et positionnant PSL comme un pôle visible de la discipline.

En savoir plus : TERRAE | PSL

Le grand programme de recherche TERRAE rassemble environ 170 chercheurs de PSL pour engager des recherches sur les défis actuels et futurs liés au changement climatique, à la perte de biodiversité et aux questions sociales associées. Il vise à structurer et renforcer la recherche à PSL pour élaborer des trajectoires de transition écologique et sociale, en mobilisant les géosciences, les sciences de la biodiversité et de la santé, ainsi que les sciences humaines et sociales. TERRAE cherche à créer des passerelles entre équipes, à développer des recherches à fort impact sur la société et la biodiversité, et à associer étroitement les parties prenantes dès le début de chaque projet. Cette recherche transdisciplinaire est menée principalement via les “Transition Hotspots”, centrés sur des objets de recherche à la croisée de plusieurs défis et disciplines, comme les sécheresses ou la transition agroécologique, et complétée par des “projets éclaireurs” à plus petite échelle.