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Semaine du cerveau

Lise Loumé - 10/03/2014

Gaël Varoquaux : de la physique quantique à l’imagerie cérébrale

© Inria / CEA, Neurospin

À l’occasion de la semaine du cerveau qui se déroulera du 10 au 16 mars 2014, Gaël Varoquaux, chercheur en analyse d’imagerie cérébrale dans l’équipe Parietal, revient sur son parcours et ses travaux.

Toutes les conditions étaient réunies pour que Gaël Varoquaux devienne physicien. Dès son plus jeune âge, son père, chercheur en physique quantique, l’amène régulièrement dans son laboratoire. Il découvre avec émerveillement « des machines compliquées et des courbes s’afficher sur des oscilloscopes, selon ses propres mots. Dès lors, je rêvais de devenir physicien ». Sa voie semble alors toute tracée.

Un étudiant globe-trotter

En 2004, un DEA de physique quantique en poche, il s’oriente vers une thèse en optique atomique, discipline explorant les analogies entre le comportement des atomes et celui de la lumière. « J’ai découvert ce champ de recherche passionnant lors d’un stage à l’Université d’Otago en Nouvelle-Zélande, se souvient-t-il. J’ai d’emblée eu envie d’y consacrer ma thèse » .
Un travail qu’il réalise à l’Institut d’optique en région parisienne, sous la direction d’Alain Aspect, physicien de renom qui a conduit le premier test concluant portant sur le paradoxe Einstein-Podolosy-Rosen, l’un des paradoxes fondamentaux de la mécanique quantique. Puis il effectue son post-doc à Florence. « Malgré ce que l’on pourrait croire, l’optique atomique est une discipline plus expérimentale que théorique. J’envisageais comme application des outils mesurant la gravité pour réaliser des tests de théorie relativiste » , explique-t-il.

Changement de cap

Alors comment ce physicien, passionné par le monde quantique, en est-il venu à s’intéresser à l’analyse d’images cérébrales ? « Je me suis rendu compte lors de ma thèse que j’étais plus passionné par la compréhension d’un mécanisme, la programmation et le traitement de données que par la physique en elle-même , raconte Gaël Varoquaux. J’ai eu envie d’étudier des modèles plus ouverts, comme le cerveau » .
En 2008, il contacte l’équipe Parietal, au sein de la plateforme Neurospin du CEA à Saclay, qui le recrute pour un nouveau post-doc. Au programme : l’analyse d’images cérébrales. « Mon goût du traitement de données et ma compétence en programmation, acquis lors de ma thèse expérimentale, ont joué en ma faveur lors du recrutement , explique-t-il. Mais j’ai dû travailler dur pour combler rapidement mes lacunes en statistiques et en neurosciences » .
Toujours passionné par le traitement d’images cérébrales, il effectue même un troisième post-doc, toujours à Neurospin mais dans une équipe de l’Inserm. Une orientation qui lui permet de travailler davantage sur les applications cliniques. En 2011, il est titularisé à Neurospin. « C’était une chance pour moi d’être recruté aussi rapidement » , avoue-t-il.

J’ai voulu étudier des modèles plus ouverts, comme le cerveau.

Projet NiConnect

Gaël Varoquaux se voit rapidement confier un appel à projet majeur pour l’équipe Parietal, financé par les investissements d’avenir. « Ce projet, nommé NiConnect, repose en grande partie sur la connectivité fonctionnelle, c’est-à-dire l’étude des interactions entre les différentes régions cérébrales, sujet sur lequel j’ai beaucoup travaillé durant mes post-docs » , explique-t-il. Comme ce principe ne nécessite pas de stimulus extérieur, il pourrait être utilisé comme outil de diagnostic dans le cas de personnes dans l’incapacité de coopérer, en état de coma par exemple.
Le projet a été accepté en 2012. Depuis, Gaël Varoquaux poursuit au sein de Neurospin l’objectif qui lui tient à cœur : fournir aux chercheurs en sciences cognitives des outils et des modèles informatiques qui permettent, en utilisant des enregistrements de l’activité du cerveau par IRM, de mieux comprendre son fonctionnement. « La différence entre mes objectifs et ceux des chercheurs en sciences cognitives est la même qu’entre un mécanicien et un pilote de formule 1 : le premier doit faire marcher le moteur, le second doit gagner la course ! » , conclut-il.

Mots-clés : Équipe Parietal Inria Saclay - Île-de-France Gaël Varoquaux Portrait Parcours Cerveau

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