Hélène Barucq, magicienne des ondes

Mis à jour le 15/12/2020

Hélène Barucq est ce qu’on peut appeler un pur produit de l’université. Passionnée de mathématiques, elle s’est spécialisée dans la simulation de la propagation des ondes, ce qui lui a permis de développer un partenariat fort avec Total sur des applications liées à l’énergie et à l’environnement. À la tête de l’équipe MAGIQUE-3D (Modélisation Avancée en GéophysIQUE 3D), elle image les profondeurs de la Terre et bientôt celles du soleil, avec le développement d’un axe de sismologie extraterrestre.

Modélisation du Soleil
© Inria / Photo C. Morel

 

Hélène Barucq est née au Pays basque. Fille d’imprimeur, elle fait ses études à l’université Bordeaux I en mathématiques. Principalement intéressée par la modélisation mathématique pour la physique, elle suit les cours de maîtrise de mathématiques appliquées, durant lesquels elle est repérée par trois de ses professeurs. Ceux-ci l’incitent à poser sa candidature pour un stage au CEA-Cesta (Centre d'études scientifiques et techniques d'Aquitaine). Un moment charnière pour celle qui ne se serait jamais imaginée entrer dans ce cercle prestigieux. L’un de ses encadrants, Bernard Hanouzet, lui propose alors de poursuivre en thèse et de travailler avec lui sur les équations de Maxwell pour simuler les ondes électromagnétiques et plus particulièrement la furtivité radar, cette capacité de certains véhicules à se soustraire aux ondes radars. Grâce à cette expérience enthousiasmante, elle découvre notamment le fonctionnement de la recherche en équipe. Encouragée par son directeur de thèse, elle décide alors de postuler aux concours de maître de conférences de plusieurs universités, mais pas à ceux du CNRS ou d’Inria, qui lui semblent inaccessibles. L’université de Pau et des Pays de l’Adour est la première à lui répondre favorablement. Un choix instinctif qui lui ouvrira de nombreuses portes et accélérera sa carrière de chercheuse. Un an plus tard, après le départ de son collaborateur principal, la toute jeune maîtresse de conférences porte seule sa thématique de recherche et encadre déjà deux doctorants. Dix ans plus tard, elle est directrice de recherche à Inria Bordeaux.

Explorer l’intérieur de la Terre

Mais avant d’en arriver là, il y a un long chemin, fait de rencontres avec des personnes-clés. En 2001, Hélène Barucq croise Henri Calandra, ingénieur chez Total qui a obtenu sa thèse en mathématiques à l’université de Pau. Celui-ci cherche un co-organisateur pour un séminaire de Marteen de Hoop, un spécialiste de séismologie et de géodynamique dont l’approche mathématique est très proche de celle que la chercheuse a utilisé pour modéliser des ondes furtives en électromagnétisme. C’est le début d’une fructueuse collaboration avec Henri Calandra, qui prend d’abord la forme, en 2001, du financement par Total d’une thèse encadrée par Hélène Barucq. Elle peut désormais monter dans son université une équipe de recherche technologique appliquée à l’exploration du sous-sol terrestre.

Son travail attire alors l’attention de Claude Puech, alors chargé du déploiement d’Inria sur plusieurs sites, dont celui de Bordeaux. Il lui suggère de monter une équipe Inria. Avec un nouveau collaborateur, le géophysicien Dimitri Komatitsch, elle lance donc MAGIQUE-3D (Modélisation Avancée en GéophysIQUE 3D) l’année suivante. Commune avec l’université de Pau et le CNRS, cette équipe regroupe des mathématiciens et des géophysiciens qui développent des méthodes numériques pour caractériser toutes sortes de milieux grâce à la propagation des ondes mécaniques et électromagnétiques. La principale application de ces travaux de recherche : explorer l’intérieur de la Terre, essentiellement le sous-sol, dans le but de détecter des gisements d’énergies fossiles ou géothermiques.

Modélisation d'ondes fréquentielles dans le sous-sol terrestre
© Inria / Photo C. Morel
Modélisation d'ondes fréquentielles dans le sous-sol terrestre. Recherches menées dans le cadre du projet DIP – Depth Imaging Parternship.

Un partenariat majeur avec Total

Cette équipe s’avère très originale dans le paysage français. Non seulement elle développe des modèles dont elle fait ensuite l’analyse mathématique, mais elle propose également des méthodes numériques dites « d’ordre élevé », qui présentent un degré d’approximation qui en font des modèles très proches de la réalité. Celles-ci sont ensuite mises en œuvre et testées sur des applications réelles de géophysique. « Nous suivons toute la chaîne et c’est notre force : aller jusqu’au développement des schémas et les appliquer », détaille la chercheuse.

C’est l’énorme différence avec un laboratoire de recherche universitaire. Une équipe-projet Inria n’est pas un ensemble d’individus mais un groupe focalisé sur un objectif scientifique clairement défini. » Une spécificité qui a su convaincre Total sur le long terme : le groupe signe avec MAGIQUE-3D en 2009 un accord de partenariat dans le cadre du programme de recherche « Depth Imaging Partnership (DIP).

Le programme, qui implique aussi les équipes projets Inria Hiepacs et Nachos, a depuis été renouvelé plusieurs fois et vient d’être prolongé jusqu’en 2022. Son objectif :  aider à la mise en œuvre de forages via l’imagerie sismique, mais aussi via des applications de stockage ou encore de géothermie. Concrètement, il s’agit du financement de plusieurs doctorants et d’un poste d’ingénieur de recherche pour encadrer le transfert des résultats obtenus vers une plateforme de calcul développée chez Total-Houston. Ce partenariat n’est pas sans impact sur les méthodes de travail de l’équipe, dès lors poussée à se dépasser et à se frotter à des pans des mathématiques auxquels elle n’aurait pas forcément osé se confronter. 

Une prise de risque qui s’avère payante : l’équipe MAGIQUE-3D est aujourd’hui très reconnue dans la communauté géophysique et son travail lui permet de jouer un rôle important au sein du projet Energy Environment Solutions (E2S), au côté du laboratoire des fluides complexes et leurs réservoirs de l’université de Pau, autour de l’élaboration de méthodes numériques pour simuler et comprendre la propagation d’ondes dans des milieux poreux conducteurs. En ligne de mire du projet : des applications de géothermie. E2S est porté par un consortium composé de l’université de Pau et des Pays de l’Adour, l’Inra et Inria. Il a été labellisé I-Site, distinction qui lui offre une place dans la cour des universités d’excellence. Une belle reconnaissance pour ce projet original et aux multiples challenges qui bénéficiera sans nul doute de la ténacité d’Hélène Barucq.

Modéliser le son pour aider les luthiers

Au-delà de la géophysique, les techniques d’imagerie des milieux complexes peuvent mener à bien d’autres applications étonnantes… comme celle de permettre aux facteurs d’instruments d’entendre le son d’un design d’instrument…  avant même sa construction ! MAGIQUE-3D a pu ainsi mettre à profit sa compréhension de la propagation des ondes pour travailler, avec l'Institut technologique européen des métiers de la musique (Itemm), à la création d’un outil de prototypage virtuel. Une fonctionnalité qui devrait être disponible dès le début de l’année 2020.

Le prochain défi est déjà tout trouvé : réussir à proposer l’outil inverse, qui cherche l’instrument capable de produire une note cible. De quoi donner naissance à de belles années de recherche, et peut-être même un jour à une nouvelle équipe-projet ?

Nouvelle équipe pour une nouvelle thématique

Après 12 ans d’aventures, MAGIQUE-3D prendra fin en décembre 2019, comme toute les équipes-projets Inria. Mais les « magiciens », comme leurs collègues les appellent, ont encore plus d’un tour dans leur sac. Ils devraient se regrouper au sein de MAKUTU (« magicien » en maori, un peuple qui inspire fortement Hélène Barucq, passionnée de rugby). Sous-titrée « Méthodes d’ordre élevé pour la sismologie extraterrestre », cette future équipe envisage de pousser les recherches sur l’exploration de la Terre profonde, en partenariat avec des sismologues de l’université de Berkeley. Mais pourquoi extraterrestre ? Parce qu’avec l’institut Max Planck for Solar System Research, de Göttingen, Hélène Barucq et ses collègues veulent également imager l’intérieur du soleil. Une recherche visant à comprendre et anticiper des éruptions solaires, avec un gros potentiel de découverte, mais aussi une physique très différente de celle que connaît l’équipe. Un vrai challenge ! 

Hélène Barucq
© Inria / Photo C. Morel

Bio expresse

  • 1989-1990 - Rencontre avec Bernard Hanouzet, Alain Bachelot, et Jean Gay qui l’encouragent à réaliser un stage au CEA-Cesta
  • 2001 - Rencontre avec Henri Calandra, Total, et début de sa collaboration avec le groupe énergétique
  • 2004 - Rencontre avec Claude Puech, qui l’incite à créer MAGIQUE-3D et à déposer sa candidature pour devenir directrice de recherche chez Inria
  • 2005 - Création de MAGIQUE-3D, avec Dimitri Komatitsch
  • 2009 - Lancement de « Depth Imaging Partnership » avec Total  
  • 2019 - L’Aviron Bayonnais est champion de France de Rugby !  

En savoir plus sur le modèle équipe projet

Picto equipe projet rouge

Taille humaine, autonomie, interdisciplinarité, multiculturalisme… autant de qualités qui caractérisent les 184 équipes-projets d’Inria !

Echange, partage et intelligence collective : des valeurs centrales chez Inria, qui allie toujours la collaboration à la compétition. À travers le modèle agile de l’équipe-projet, Inria favorise l’innovation dans la recherche et garantit un accompagnement de proximité à l’ensemble de ses chercheurs.