Domaines de recherche

Les actions d'envergure, des recherches transversales majeures

Visualisation des 2 ventricules cardiaques et de l'architecture des fibres cardiaques à partir d'images médicales © INRIA / ASCLEPIOS

Les actions d’envergure permettent de lancer des projets de recherche ambitieux en lien direct avec le plan stratégique de l’institut et les jalons qui y sont définis. Souvent multidisciplinaires, elles intègrent des compétences variées. Objectif : mobiliser et mettre en valeur l’expertise des chercheurs d’Inria autour de défis importants. Présentation des huit actions d’envergure d'Inria.

Actions d'envergure, des recherches transversales majeures

Les actions fonctionnent comme des équipes projets inter-équipes. Elles sont donc évaluées par des pairs - en général des experts étrangers - et sont lancées pour une durée de quatre ans. Pilotées par un responsable scientifique, les actions d'envergure sont formalisées autour d’un sujet de recherche précis, avec un programme et des objectifs définis. Elles mettent en commun les ressources en « matière grise » d’un ensemble de chercheurs de différentes équipes projets d’Inria mais aussi des partenaires extérieurs académiques ou industriels.

Les actions d'envergure permettent de s’organiser autour de sujets de recherche majeurs sur lesquels l’Institut souhaite porter un effort particulier. Elles sont lancées en petit nombre avec des moyens significatifs. Les propositions sont instruites par la direction de la recherche. Un premier bilan a lieu à mi-parcours. Le second, qui présente les résultats obtenus, a lieu au terme du projet.

CardioSense3D : un cœur numérique adapté à chaque patient

Cardiosense3D, première action d’envergure lancée à l’Institut, s’est terminée en 2009. Cette recherche pluridisciplinaire originale va se poursuivre dans le projet européen de cœur numérique, EuHeart. Le but : simuler le fonctionnement du cœur pour mieux comprendre certaines pathologies cardiaques et améliorer la prévention, le diagnostic et la thérapie des maladies cardiovasculaires. Les partenaires académiques, cliniciens et industriels du domaine médical impliqués ont conçu un simulateur de l’activité cardiaque. Ce dernier est fondé sur les principes physiologiques au niveau des cellules, des tissus et de l’organe entier. Les modèles utilisés sont paramétrés pour chaque patient, une démarche indispensable pour une utilisation clinique. Le simulateur est en cours d’évaluation sur des données animales et sur des patients victimes d’arythmie.

Equipes-projets : ASCLEPIOS, MACS, SISYPHE, REO et des partenaires internationaux, notamment des équipes cliniques du Guy's Hospital (Londres) et du NIH (Washington).

Responsable de l'action d'envergure : Hervé Delingette - Tél. : +33 4 92 38 77 64

COLAGE : contrôler la croissance des bactéries

Cette action d'envergure combine des approches de biologie des systèmes et de biologie synthétique. Il s'agit d'étudier et de contrôler la croissance des bactéries. L’utilisation d’outils informatiques innovants et d’études expérimentales quantitatives permet d’explorer la variabilité de la croissance bactérienne selon les environnements. Avec l’espoir que comprendre et maîtriser la croissance et le vieillissement des bactéries aura des retombées en matière de biotechnologies et de création de nouveaux médicaments.

Equipes-projets : ALCHEMY, COMORE, CONTRAINTES, IBIS et les partenaires suivants : équipes de biologie cellulaire expérimentale de l'INSERM (Université Paris Descartes) et du CNRS (LAPM, Université J. Fourier Grenoble).

Responsable de l'action d'envergure : Hugues Berry - Tél. : + 33 4 72 43 72 84

FUSION : simuler la fusion nucléaire

La fusion thermonucléaire est une piste de production d’électricité à long terme. Un réacteur expérimental est en projet à Cadarache (France) dans le cadre du projet mondial ITER. La fusion requiert des températures d’un million de degré et le confinement magnétique d’un plasma (gaz ionisé). En 2006 et 2007, plusieurs équipes d’Inria ont développé des outils d’analyse du comportement du plasma dans l’action de recherche collaborative Fusion. Cette action d’envergure prend la suite avec deux objectifs : poursuivre le développement d’outils de simulation de la fusion en général et d’ITER en particulier, et continuer à construire une communauté de mathématiciens et d'informaticiens autour de cette physique spécifique.

Equipes-projets : CALVI, METALAU, BACCHUS, HIEPACS, SIMPAF, SMASH, PUMAS, GAMMA, APICS, TROPICS, des équipes universitaires et CNRS de Nice, Toulouse et Paris 6, et le CEA de Cadarache.

Responsable de l'action d'envergure : Eric Sonnendrücker

REGATE : modéliser la fonction de reproduction

La reproduction et ses mécanismes biologiques, que ce soit chez l’homme ou l’animal, intéressent de plus en plus de chercheurs. Cette fonction physiologique majeure est complexe et très contrôlée. Elle fait intervenir l’hypothalamus (dans le système nerveux central), l’hypophyse (glande endocrine) et les gonades (testicules et ovaires). Ces chercheurs étudient la modélisation, la simulation et la commande de ces différents niveaux organiques (de la cellule au tissu) et leurs interactions. De multiples échelles temporelles sont concernées : des communications hormonales de quelques minutes au cycle ovarien de 28 jours, de la puberté à la ménopause. Mathématiques appliquées, informatique, automatique mais aussi physiologie, biologie cellulaire et moléculaire, tous ces domaines sont impliqués.

Equipes-projets : SISYPHE, CONTRAINTES et les partenaires suivants : Laboratoire Jacques-Louis Lions (Université Pierre & Marie Curie), Equipes BIOS (Biologie et Bioinformatique des systèmes de signalisation) et BINGO (Biologie INtéGrative de l'Ovaire) du centre de recherche INRA à Tours et l'Unité de Chronobiologie Théorique de l'Université Libre de Bruxelles.

Responsable de l'action d'envergure : Frédérique Clément - Tél. : +33 1 39 63 53 83

SOFA-INTERMEDS : simuler des interventions chirurgicales

Les simulateurs chirurgicaux sont de plus en plus souvent utilisés pour apprendre des gestes complexes ou de nouvelles techniques, dans des conditions aussi proches que possible de la réalité. Ce groupe de chercheurs développe des algorithmes dédiés à la simulation médicale et au prototypage de simulateurs médicaux. Ces algorithmes sont intégrés à la plateforme logicielle SOFA qui permet aussi de comparer et valider les résultats. Une série de simulateurs médicaux devrait être développée par exemple pour simuler une intervention chirurgicale mini-invasive, en ophtalmologie, en radiologie interventionnelle ou en cardiologie.

Equipes-projets : ALCOVE, ASCLEPIOS, EVASION, BUNRAKU, MAGRIT, MOAIS et VISAGES et les partenaires cliniques suivants : CHR de Lille, CHR de Nancy, IRCAD, et Massachusetts General Hospital à Boston.

Responsable de l'action d'envergure : Stéphane Cotin - Linkedin

Des simulateurs chirurgicaux plus proches de la réalité

Sofa InterMeds est une action d’envergure visant le développement d’algorithmes dédiés à la simulation médicale et au prototypage de simulateurs. « Il s’agit d’ajouter de nouvelles fonctionnalités à la plateforme de simulation SOFA, afin d’améliorer ses performances. » souligne Stéphane Cotin, responsable de Sofa InterMeds et de l’équipe-projet S.H.A.M.A.N., Inria Lille - Nord Europe « Bref, de faire évoluer le logiciel grâce à nos recherches. Récemment nous avons développé en collaboration avec le CHR de Lille, un prototype de simulateur d’apprentissage d’un haut réalisme en ophtalmologie. Nous avons modélisé le comportement des tissus afin de calculer en temps réel leur déformation et restituer une image précise au manipulateur».

Avec la participation de six équipes/projets, la contribution de l’Inria dans ce projet de recherche est majeure » souligne Stéphane Cotin. Un autre projet dépasse le cadre de l’apprentissage et est réalisé en partenariat avec des cliniciens du CHU de Nancy spécialisés en radiologie interventionnelle. Il s’agit de développer un outil permettant de mieux planifier le traitement des accidents vasculaires cérébraux. Pour cela, les chercheurs ont conçu un système qui intègre toutes les données d’imagerie du patient (IRM et scanner). Par ailleurs, en partenariat avec l’IRCAD, l’institut de recherche contre les cancers de l’appareil digestif à Strasbourg, l’équipe tente de mettre au point un dispositif de réalité augmentée qui permettra de visualiser les structures internes du foie (réseau vasculaire, tumeurs …) lors d'une opération (hépatectomie).»

SYNCHRONICS : mieux programmer les systèmes embarqués

Initié en janvier 2008, Synchronics a pour objectif de concevoir un nouveau langage de programmation dans le but de développer des systèmes embarqués critiques. Ces systèmes électroniques et informatiques utilisés dans l’avionique, le nucléaire, l’automobile, etc. Ce langage sera synchrone, comme c’est généralement le cas pour la programmation des systèmes embarqués, et utilisera une sémantique précise comme les langages habituellement utilisés pour les modéliser. L’objectif est aussi de définir une méthode de compilation pour les architectures modernes, principalement multi-cœurs.

Equipes-projets : LIENS, PROVAL, ALCHEMY, POP ART, S4, Laboratoire Vérimag (équipe Synchrone)

Responsables de l'action d'envergure : Alain Girault - Tél. : +33 4 76 61 53 51 / Marc Pouzet

HEMERA : développer l'expérimentation parallèle et distribuée à large échelle

La grille de calcul Grid’5000, lancée en 2004 par l’Inria, est devenue un outil incontournable d’expérimentation logicielle. Grid’5000, ce sont quelques 3000 processeurs dans plus de 1000 nœuds répartis sur 9 sites français, avec des extensions aux Pays-Bas, au Japon, au Luxembourg et au Brésil. C’est le plus grand réseau partagé d’ordinateurs en Europe, réservé à la recherche informatique. L’objectif de cette action d’envergure est d’expérimenter des problématiques à grande échelle, comme des algorithmes d’optimisation pour les grilles, d’étudier la robustesse des réseaux pair à pair ou des simulations dans le domaine de l’hydrogéologie ou de l’énergie. Il s’agit aussi d’animer et d’élargir la communauté scientifique autour de Grid’5000.

Equipes-projets : ALGORILLE, ASAP, ASCOLA, ASTRE, CEPAGE, DOLPHIN, GRAAL, GRAND-LARGE, KERDATA, MESCAL, MYRIADS, OASIS, REGAL, RESO, RUNTIME, SAGE, en partenariat avec le LSIIT (Strasbourg), le LAAS et l’IRIT (Toulouse).

Responsable de l'action d'envergure : Christian Perez - Tél. :+ 33 4 72 72 84 34

PAL : Une action dédiée à l’assistance à la personne.

Ce projet vise à créer une infrastructure qui permette aux nombreuses équipes d’Inria qui travaillent sur des technologies d’assistance à la personne de les expérimenter ensemble et de partager leur expérience. L’objectif est de rétablir une certaine autonomie et une qualité de vie aux personnes âgées ou dépendantes. Quatre thèmes de recherche seront abordés : estimer le degré de fragilité d’une personne âgée grâce à des capteurs non invasifs pour prévenir des chutes, ou détecter des signes de malnutrition ; développer des appareils pour la mobilité comme des déambulateurs, des fauteuils roulants ; assister les personnes pour se lever par exemple d’un lit ; et enfin, étudier des moyens de communication adaptés qui préservent le lien social.

Equipes-projets : AROBAS, COPRIN, DEMAR, E-MOTION, PULSAR, PRIMA, MAIA, TRIO, LAGADIC avec des partenaires du domaine médical et hospitalier.