ERC Consolidator : cinq personnalités liées à l’Université Paris-Saclay récompensées pour leurs projets

Berislav Buca pour son projet EmPhaSys

Chercheur au Laboratoire de physique théorique et modèles statistiques (LPTMS – Univ. Paris-Saclay/CNRS), Berislav Buca est un physicien théoricien, orienté vers les mathématiques, travaillant sur les systèmes quantiques hors équilibre. Dès les premiers mois de son doctorat, il a formulé une méthode pour comprendre la non-ergodicité dans les systèmes quantiques ouverts, et a développé un ensemble de théorèmes classifiant les structures de symétrie possibles dans ces systèmes, qu’il a nommées symétries fortes et faibles. Cette classification est devenue une référence dans le domaine, notamment pour les phénomènes de brisure spontanée de symétrie du fort au faible.

Le Conseil européen de la recherche lui a décerné une bourse pour son projet EmPhaSys, « Emergence of quantum information as a phase of matter in non-equilibrium systems ».

Pour développer les technologies quantiques, il est nécessaire de pouvoir stabiliser et manipuler la cohérence et l’information quantiques dans des systèmes quantiques à plusieurs corps hors équilibre. Les approches les plus avancées reposent sur la correction d’erreurs à plusieurs corps pour stabiliser la cohérence et la dynamique, mais des technologies quantiques telles que l’informatique quantique tolérante aux pannes n’ont pas encore été réalisées. Une découverte récente du porteur du projet, portant sur des principes algébriques gouvernant la dynamique quantique à plusieurs corps, pourrait fournir les bases d’un guide théorique pour concevoir des systèmes quantiques à plusieurs corps présentant une cohérence et des propriétés informationnelles intrinsèquement stables. Les systèmes conçus selon ce principe algébrique formeraient des phases dynamiques de la matière stables, s’écartant significativement des approches existantes. L’objectif du projet est d’établir un cadre pour concevoir des systèmes quantiques dotés d’une cohérence et d’une dynamique émergentes robustes, ainsi que des méthodes permettant de manipuler ces systèmes sur la base des principes algébriques susmentionnés. À long terme, cette recherche pourrait profondément transformer et accélérer le développement des technologies quantiques émergentes.

Antoine Levitt pour son projet TENUMEL 

Chercheur au Laboratoire de mathématiques d’Orsay (LMO – Univ. Paris-Saclay/CNRS), Antoine Levitt étudie les mathématiques de la simulation moléculaire, en particulier des méthodes numériques pour le calcul de structure électronique. Il a rejoint l’Université Paris-Saclay en 2022 sur une chaire de professeur junior puis en 2025 comme professeur.

Le Conseil européen de la recherche lui a décerné une bourse pour son projet TENUMEL, « Theory and numerics for electronic structure ».

Le calcul de structure électronique permet la simulation au niveau électronique des propriétés des molécules et des matériaux et est maintenant un outil indispensable en science des matériaux et chimie quantique. La méthodologie permettant ce calcul en pratique souffre de limitations dues à la taille et la complexité des systèmes considérés. L’objectif du projet est d’associer analyse mathématique et numérique pour améliorer l’état de l’art et permettre ainsi des avancées pratiques sur ce type de calculs. Le projet TENUMEL se focalisera particulièrement sur trois aspects propices à une approche mathématique : les algorithmes pour la résolution du problème de l’état fondamental des matériaux inhomogènes et corrélés, le calcul de défauts ponctuels dans les solides, et la dynamique d’électrons soumis à un champ intense.

Dalimil Mazáč pour son projet HARMONICON 

Directeur de recherche CEA au sein de l’Institut des hautes études scientifiques (IHES – Université Paris-Saclay), Dalimil Mazáč travaille en physique mathématique, à l’interface entre la théorie quantique des champs et les mathématiques, en particulier l’analyse harmonique et la théorie des nombres. Il a effectué sa thèse de doctorat au Perimeter Institute for Theoretical Physics, avant d’occuper des postes postdoctoraux à l’Université de Stony Brook et à l’Institute for Advanced Study de Princeton. En 2023, il est devenu chercheur permanent à l’Institut de physique théorique (IPhT – Univ. Paris-Saclay/CEA/CNRS).

Le Conseil européen de la recherche lui a décerné une bourse pour son projet HARMONICON, « Connecting Harmonic Analysis and Conformal Field Theory ».

Nataliya Petryk pour son projet REGEM 

Chercheuse CNRS au sein de l’unité Intégrité du génome et cancer (IGC – Univ. Paris-Saclay/Gustave Roussy/CNRS), Nataliya Petryk est responsable de l’équipe Réplication du génome et de l’épigenome.

Le Conseil européen de la recherche lui a décerné une bourse pour son projet REGEM, « REvealing the mechanisms linking Genome replication and Epigenome Maintenance ».

Le projet REGEM vise à comprendre comment nos cellules coordonnent la copie de leur ADN avec la préservation de leur épigénome, la couche d’information supplémentaire qui contrôle l’activité des gènes et définit l’identité et la fonction de chaque type cellulaire. Bien que toutes les cellules possèdent quasiment le même ADN, celui-ci est organisé différemment grâce à la chromatine, une structure composée d’ADN, de protéines et de diverses marques chimiques. Lors de la division cellulaire, l’ADN et ces marques de chromatine doivent être fidèlement reproduits. Pourtant, la réplication de l’ADN perturbe la chromatine, menaçant la stabilité de l’information génétique et épigénétique. Les deux brins d’ADN sont copiés selon des mécanismes très différents : un brin est synthétisé de manière continue, tandis que l’autre brin est assemblé de manière discontinue, sous forme de courts fragments, dits fragments d’Okazaki. Par conséquent, les mécanismes de maintien de l’information épigénétique diffèrent entre les deux brins, et le brin discontinu est particulièrement vulnérable aux erreurs et à l’insertion d’éléments génétiques mobiles. Ce projet dévoilera de nouveaux principes fondamentaux reliant la réplication de l’ADN et le maintien de la chromatine, offrant ainsi une meilleure compréhension de la manière dont le (épi)génome est transmis d’une génération cellulaire à l’autre — et de la façon dont la synthèse du brin discontinu peut influencer l’identité cellulaire, le risque de maladies et l’évolution.

Leandro Quadrana pour son projet HosTEome 

Chercheur CNRS à l’Institut des sciences des plantes de Paris-Saclay (IPS2 – Univ. Paris-Saclay/Univ. d'Évry/INRAE/CNRS/Univ. Paris-Cité), Leandro Quadrana s’intéresse depuis longtemps à la biologie moléculaire et à la génétique. Responsable de l’équipe Q-Lab qu’il a fondé à son arrivée à l’IPS2 en 2021, il avait déjà été lauréat d’une bourse ERC « Starting » en 2020.

Le Conseil européen de la recherche lui a décerné une bourse pour son projet HosTEome, « Interplays and evolutionary dynamics of transposable elements and host proteins ».

Les éléments transposables (ET), parfois appelés « gènes sauteurs », sont des séquences d’ADN capables de changer de position et de se multiplier dans le génome. Longtemps considérés comme du « ADN poubelle », ils sont aujourd’hui reconnus comme des moteurs essentiels de l’évolution, et ils occupent une part importante des génomes de la plupart des organismes ; leur mobilisation peut créer des mutations nouvelles à fort effet. Jusqu’à présent, la recherche s’est surtout concentrée sur la « gymnastique » de leur mobilisation, leurs impacts et les mécanismes épigénétiques qui les maintiennent sous contrôle. Pourtant, les ET ne sont pas de simples séquences répétées : ils codent des protéines spécialisées qui catalysent leur déplacement et interagissent avec l’environnement cellulaire. La nature de ces interactions et leur impact sur la capacité des ET à se propager restent largement méconnues. HosTEome vise à mieux comprendre comment les protéines des ET et celles de leurs hôtes s’influencent mutuellement et comment ces relations contribuent, à long terme, à façonner la structure et l’évolution des génomes. Pour cela, le projet mobilisera des approches de protéomique, d’interactomique, d’épigénomique, de bioinformatique et de génomique guidée par l’intelligence artificielle, afin d’explorer ces interactions et leur diversification à grande échelle au cours de l’évolution des eucaryotes.