1. Imageur médical

De la compréhension fondamentale des phénomènes de résonance magnétique dès les années 1950 avec les travaux pionniers d'Anatole Abragam et Maurice Goldman à la conception technologique des aimants les plus puissants au monde pour les IRM de demain, en passant par la création et l’installation au CHU de Grenoble du premier scanner français à rayons X sur corps entier, en 1976, le CEA est un acteur incontournable de la recherche mondiale dans le domaine de l’imagerie médicale depuis son origine.

​Mise en évidence des principaux faisceaux de fibres du cerveau à partir de l'IRM de diffusion.© V. El Kouby, M. Perrin, C. Poupon, J.-F. Mangin/CEA

IRM de diffusion pour diagnostiquer
les AVC, la sclérose en plaques,
la maladie d'Alzheimer...

En 1985, Denis Le Bihan met au point le concept d’IRM de diffusion. Cette technique d’imagerie par résonance magnétique (IRM), que le chercheur et ses équipes ont continué de développer au sein du Service Hospitalier Frédéric Joliot puis de NeuroSpin, permet d’explorer la connectivité anatomique du cerveau humain, en mesurant un signal sensible au déplacement des molécules d’eau.
Principalement utilisée pour l’imagerie cérébrale, elle est l’unique méthode de cartographie des connexions neuronales in vivo. Elle permet le diagnostic des accidents vasculaires cérébraux (AVC) dès leur survenue et des maladies où la connectivité anatomique est altérée : sclérose en plaques, maladie de Parkinson, maladie d’Alzheimer, schizophrénie…

​Iseult, l'aimant IRM le plus puissant du monde destiné à l'exploration du cerveau humain. -
© Francis Rhodes/CEA

Aimant d'IRM le plus puissant au monde chez l’Homme

Les ingénieurs-chercheurs du CEA ont conçu l'aimant IRM le plus puissant du monde destiné à l'exploration du cerveau humain. La réalisation de cet aimant de cinq mètres de long, de cinq mètres de diamètre et pesant plus de 130 tonnes est une véritable prouesse technologique. Les scientifiques ont dû redoubler d’inventivité pour concevoir une bobine dans laquelle circule un courant d’une très grande intensité, de l’ordre de 1 500 ampères, et générant ainsi un champ magnétique de 11,7 teslas (T), à comparer à 3T dans les hôpitaux. Outre les défis technologiques qu’il représente, cet IRM à très haut champ est aussi une promesse d’avancées majeures pour les neurosciences et la recherche médicale. En effet, le gain en résolution des images obtenues par IRM est un atout essentiel pour mieux observer et donc mieux comprendre le fonctionnement du cerveau. L’aimant, en cours de mise en service à NeuroSpin (CEA Paris-Saclay), a atteint son champ nominal de 11,7 T le 18 juillet 2019. Le « réglage » de l’homogénéité du champ magnétique principal débuté à l’été 2020 (avec comme objectif une précision de 0,5 ppm autour du cerveau) et l’insertion des bobines de gradient prévue en octobre, montrent que l’aimant du projet Iseult est dans les dernières phases de sa conversion en véritable IRM.

IRM à bas champ magnétique

Le signal de résonance magnétique nucléaire (RMN) est très faible et nécessite pour avoir des images d'IRM à haute résolution des champs magnétiques puissants pour polariser la matière. Mais il est aussi possible d'obtenir une image IRM à faible champ magnétique, en mesurant le très faible signal avec un capteur magnétique ultrasensible à base de supraconducteurs. Ce nouveau type d'imageur IRM à bas champ présente plusieurs avantages dont celui de pouvoir réaliser des appareils mobiles permettant l'imagerie IRM sur place (bébés prématurés) ou sur des sujets qui ne peuvent utiliser l'IRM haut champ, tels que des personnes avec des prothèses. Ils sont aussi moins coûteux, silencieux et ne nécessitent pas de blindage spécifique.

2. Ventilation

​Les matériaux de la start-up Ethera se retrouvent dans certains purificateurs d’air commercialisés chez Rowenta. - © Rowenta

Capteurs qui détectent les gaz nocifs

Les composés organiques volatils (COV), comme ceux rejetés par les matériaux de construction ou le mobilier (solvant de colle, etc.), sont la cause de nombreux problèmes de santé : asthmes, allergies, irritations, etc. Le plus commun d’entre eux, et aussi l’un des plus toxiques, est le formaldéhyde. La start-up Ethera mesure in situ la pollution de l’air intérieur, avec des solutions plus compétitives, plus sensibles et plus sélectives que les technologies existantes. Elle exploite des brevets du CEA et du CNRS, avec qui elle a créé un laboratoire commun. Les technologies développées utilisent des matériaux nanoporeux qui réagissent spécifiquement avec certains composés organiques volatils (COV) et sont capables de les piéger. Initialement transparents, ils se colorent progressivement en présence du COV, indiquant ainsi la teneur en polluant. On retrouve ces matériaux dans certains purificateurs d’air commercialisés par Rowenta.

3. Smartphone

​Capteur digital Isorg pour déverrouiller le téléphone. - © Isorg

Détection d'empreinte digitale
pour déverrouiller le téléphone

La start-up Isorg, issue du CEA, est pionnière dans la réalisation de capteurs optiques en électronique organique imprimée. Ces capteurs permettent de transformer des grandes surfaces comme les écrans de smartphones en capteurs d’empreintes digitales à hautes performances. Contrairement aux capteurs d’empreintes digitales actuels, qui fonctionnent sur une zone de l’écran précise et avec un seul doigt, la technologie développée par Isorg et le CEA, permet une détection sur n’importe quelle zone de l’écran et permet l’authentification d’empreintes sur un ou plusieurs doigts. Une rupture technologique et un progrès pour la sécurité !

© Cyrille Dupont / The Pulses

Ecran tactile

Depuis près de 10 ans, les écrans tactiles ont envahi notre quotidien. Afin d’enrichir l’expérience sensorielle des utilisateurs, le CEA a développé une technologie à base de composants piézoélectriques* qui stimule de manière indépendante les doigts qui explorent la surface d’un écran. Cette dernière est capable de détecter la position des doigts et la pression exercée par chacun d’entre eux : elle peut restituer à l’utilisateur les collisions et interactions ressenties par chaque doigt. Elle offre ainsi un rendu de texture inégalé et la sensation de clics réels, enrichissant ainsi l’interaction entre l’utilisateur et les supports numériques.

Electronique faible consommation

C’est pour répondre à des besoins militaires que le CEA a initié en France l’aventure du silicium sur isolant (SOI pour Silicon-On-Insulator) en 1974. Certaines applications exigeaient en effet une électronique dite « durcie », capable de résister aux effets des rayonnements ionisants, ce que seuls des composants en silicium reposant sur une couche de matériau isolant pouvaient offrir. Le CEA est alors devenu l’un des rares organismes au monde –avec quelques entreprises américaines travaillant pour la défense des États-Unis– à développer de tels circuits. Plus précisément, les équipes utilisaient du silicium sur saphir (SOS pour Silicon-On-Sapphire). Cela donnera d’ailleurs naissance à la société STMicroelectronics. Aujourd’hui, les systèmes d’électronique durcie sont utilisés dans de nombreux objets de notre quotidien : smartphone, objets connectés et permettent des performances élevées en termes d’économie d’énergie et une augmentation de l’autonomie des appareils.

4. Squelette

Premier ostéodensitomètre français pour mesurer la densité des os

Le CEA a développé en 1991 le premier ostéodensitomètre français, appareil de mesure de la densité des os et continue aujourd’hui à contribuer à l’amélioration des technologies d’imagerie médicale.

Prothèses de hanche biocompatibles

Le pyrocarbone est un matériau qui était étudié au CEA dans les années 90 pour le gainage du combustible des réacteurs nucléaires Graphite-Gaz. Il intéresse aujourd’hui le secteur médical, car il est très bien toléré par l'organisme, possède les mêmes propriétés mécaniques que l'os en matière d'élasticité et, contrairement aux autres prothèses, ne s'use pas. Les travaux menés actuellement au CEA portent sur des prothèses de têtes humérales (os au niveau de la jonction avec l’omoplate) : les excellentes propriétés du pyrocarbone en termes de résistance aux frottements et à l’usure conduisent à l’utiliser comme revêtement sur les têtes en graphite.

5. Cœur humain

Stent vu en microscopie électronique à balayage.- © C. Bureau, Alchimer

Implants cardiaques biocompatibles

Assurer le non rejet d’un implant vasculaire par l’organisme qui le reçoit, c’est tout l’enjeu des recherches dans le domaine biomédical. En développant des techniques de greffage de molécules polymères sur des substrats métalliques, les équipes du CEA ont permis de développer des nouvelles générations de stents - ces extenseurs de vaisseaux sanguins  - biocompatibles. En plus du traitement de surface de l’implant, il est possible de faire diffuser localement et dans le temps les médicaments anti-rejets. Cette technologie issue du CEA est commercialisée par la société Alchimedics et implantée chez des patients depuis près de 15 ans.

6. Personne handicapée

Projet BCI : pilotage de l'exosquelette par un patient tétraplégique. Validation de l'étude CLINATEC. Implant Wimagine. - © Juliette Treillet/CEA

Première mondiale : implant cérébral couplé à un exosquelette permettant
aux tétraplégiques de se mouvoir

Pour la première fois au monde, un patient tétraplégique a pu se déplacer et contrôler ses deux membres supérieurs grâce à des implants qui recueillent, transmettent et décodent en temps réel les signaux cérébraux pour contrôler un exosquelette. Publiés le 4 octobre 2019 dans la revue The Lancet Neurology, les résultats de l’étude clinique du projet Brain Computer Interface (BCI), réalisée à Clinatec (CEA & CHU Grenoble Alpes), valident la preuve de concept du pilotage d’un exosquelette 4 membres par la pensée. Si les exosquelettes existent déjà, l’innovation majeure du projet réside dans sa capacité à enregistrer et décoder l’activité électrique du cerveau du patient, et à transmettre ainsi en temps réel son intention de mouvement à l’exosquelette. Le CEA a développé le dispositif implantable WIMAGINE® qui permet de recueillir les signaux cérébraux et les algorithmes BCI (à base d’IA) de décodage des ces signaux cérébraux en prédictions de mouvements ainsi que l’exosquelette associé. Une technologie prometteuse, qui vise, à terme, à donner une plus grande mobilité aux personnes en situation de handicap moteur.

​Orthèse anthropomorphe ABLE 7D utilisée en réalité virtuelle avec retour d'effort. -
© Cyrille Dupont/CEA

Bras robotisés pour le handicap

Depuis les années 70, le CEA est pionnier dans la réalisation de robots d’assistance pour le handicap. Parmi les projets phares, l’exosquelette de bras « Able » permet d’assister le mouvement d’une personne en situation de handicap ou de l’accompagner dans sa rééducation.

7. ADN

Premières mondiales en thérapie génique contre une maladie du sang et la maladie de Parkinson  

Globules rouges observés chez un patient beta-thalassémique. - © Claude Féo/Inserm

Première mondiale contre une maladie génétique du sang (la béta-thalassémie)

Première mondiale en septembre 2010 : une thérapie génique est un succès dans le traitement d’un jeune homme atteint d’une maladie du sang, la β-thalassémie. Les médecins et les chercheurs réussissent à remplacer dans les cellules souches du malade le gène défectueux responsable de la maladie, par un gène fonctionnel, puis à lui réinjecter les cellules ainsi corrigées. Résultat : le patient peut se passer de transfusions sanguines pour mener une existence normale alors qu’il était jusqu’alors transfusé tous les mois pour permettre sa survie. Cette première mondiale, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature en 2010, associe des équipes du CEA et de l’Inserm, l’Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, l’Université Paris-Sud 11, les universités Paris Descartes et Paris Diderot (Sorbonne Paris Cité), les universités américaines d’Harvard et de Pennsylvanie, et la société Bluebird Bio.

Le neurochirurgien repère le point d’injection des gènes dans le cerveau d’un patient. -
© AP-HP

Première mondiale contre la maladie de Parkinson

Avec environ 120 000 patients en France, la maladie de Parkinson est l’affection neudégénérative la plus fréquente après la maladie d’Alzheimer. Elle se traduit notamment par de lourds problèmes de motricité (tremblement, rigidité,…). Cette pathologie est due à la dégénérescence des neurones produisant la dopamine, un neurotransmetteur intervenant dans le contrôle de la motricité. Afin de restaurer la synthèse de dopamine, des scientifiques ont mis au point une thérapie génique qui consiste à injecter les gènes impliqués dans la synthèse du neurotransmetteur dans des zones précises du cerveau.
En 2014, les 15 patients atteints de la maladie qui ont bénéficié de ce nouveau traitement ont pu récupérer en grande partie le contrôle de leurs mouvements. Des résultats permis par une collaboration CEA - Hôpital Henri Mondor Créteil - Université Paris 12 - Oxford Biomedica et dont les résultats ont été publiés dans la publication The Lancet en 2014.

Séquenceur d’ADN de poche MinION, mesurant à peine 10 cm. Il est utilisé dans certains projets du CNRGH (Centre national de recherche en génomique humaine) et au Genoscope. - © Diana Russo / CNRGH / CEA

Médecine génétique personnalisée

La démocratisation du séquençage du génome humain ouvre la voie à la médecine génomique personnalisée, avec des diagnostics et des traitements médicaux adaptés au profil génétique de chacun. Les premiers bénéficiaires de cette nouvelle médecine seront les patients atteints de certains cancers et de maladies rares. Le Centre national de recherche en génomique humaine est l’un des acteurs-clés du dispositif du CEA pour collaborer au plan national et innover dans la lutte contre ces maladies.

8. Laser

La lumière laser est omniprésente dans notre quotidien : elle permet de lire les DVD et les codes-barres, transporte des informations dans des fibres optiques, soigne les malades, mesure les distances, vaporise les roches de Mars, perce, découpe ou soude. Les chercheurs du CEA s’en servent aujourd'hui pour suivre et visualiser les mouvements des électrons autour des atomes, ou encore pour valider la modélisation de la phase nucléaire des armes de la dissuasion française, et un jour peut-être, pour produire de l’énergie avec la fusion nucléaire.
Le CEA a participé au développement technologique des lasers à impulsions courtes et de ultra-haute intensité, avec des premiers développements, dès les années 90, reposant sur la technique d'amplification à dérive de fréquence découverte par le futur prix Nobel Gérard Mourou.
Les applications des lasers à impulsions courtes sont variées : de l’opération de l’œil, à la gravure précise de matériau en passant par la rénovation d’œuvre d’art.

Détatouage de la peau

L’utilisation de lasers à impulsions courtes avec des longueurs d’onde adaptées à la fenêtre de transparence du derme de la peau permet des opérations de dépigmentation de la peau, notamment pour détatouer. La start-up Irisiome issue du CELIA, (Université mixte de recherche Université de Bordeaux-CNRS-CEA) crée de tels instruments médicaux et dermatologiques.

​Plateforme Attolab, alignement du diagnostic temporel des impulsions lasers ultrabrèves. -
© P. Stroppa/CEA


​Schéma 3D du Laser Mégajoule. - © CEA/MS-BEVIEW

Lasers ultra intenses pour la recherche

La plateforme Attolab

Quels événements se déroulent dans les gaz ou les plasmas à l’échelle de la femtoseconde (fs / 10^-15 s), voire de l’attoseconde (as / 10^-18 s ), milliardième de milliardième de seconde ? Comment se comportent les électrons dans la matière à cette échelle ? Selon un modèle classique de l'atome d'hydrogène, l'électron tourne autour du proton constituant le noyau en 150 as. Les équipements regroupés au sein de la plateforme Attolab, située à Paris-Saclay, permettront d’étudier ces questions grâce à 3 sources lasers uniques au monde pour l’étude de la dynamique ultra-rapide. Le projet Attolab regroupe de nombreux acteurs dont le CEA.

Lasers de haute puissance pour la Défense

Le Laser Mégajoule

Dans le cadre du Programme Simulation, piloté par la Direction des applications militaires du CEA, le Laser Mégajoule (LMJ) est un laser de puissance capable de reproduire, au centre d’une chambre d’expérience de 10 mètres de diamètre, les conditions de densité et de température rencontrées lors du fonctionnement d’une arme nucléaire ! Ceci est réalisé en concentrant son énergie lumineuse sur des cibles millimétriques pendant une durée de quelques milliardièmes de secondes. Depuis sa mise en service en 2014, il a réalisé de nombreuses expériences permettant d’aborder les différentes phases du fonctionnement nucléaire des armes de la dissuasion française, afin d’en améliorer la modélisation. Les premières réactions de fusion nucléaire par implosion y ont été produites en 2019. Sa forte puissance permet aussi d’étudier, à petite échelle, des phénomènes d’intérêt astrophysique, lors d’expériences proposées par la communauté académique internationale.

9. Boîte de médicaments

Plateforme de criblage haut débit au CEA. - © L. Godart/CEA

Nouvelles molécules thérapeutiques

Saviez-vous que pour accélérer la découverte de nouvelles molécules thérapeutiques, les scientifiques utilisent des robots ultra sophistiqués ? Le principe ? Les chimistes utilisent des chimiothèques, contenant des milliers de composés dont l’activité biologique n’a jamais été testée. Ils étudient ensuite séparément chaque molécule pour découvrir un éventuel effet sur des bactéries ou des cellules vivantes (crible biologique). Des études qui pourraient durer des mois, voire des années sans l’intervention de robots qui peuvent exécuter des milliers de tests par jour, grâce à une méthode appelée criblage haut débit. Ces techniques ont notamment permis aux équipes du CEA de découvrir une molécule prometteuse contre la ricine, une toxine dangereuse pour l’homme. 

Venins et autres toxines animales

Certains scientifiques du CEA cherchent à exploiter l'immense ressource que constituent les toxines présentes dans les venins d'espèces venimeuses (serpents, araignées, cônes marins…). Ces dernières ont été sélectionnées au cours de l'évolution pour atteindre, souvent de façon extrêmement puissante et sélective, des cibles moléculaires jouant un rôle physiologique majeur. Les recherches consistent à concevoir par ingénierie de nouvelles molécules possédant des propriétés pharmacologiques et fonctionnelles identiques à celles des toxines naturelles qui pourraient devenir, à terme, des médicaments. Dans le cadre du projet européen Venomics, les chercheurs ont ainsi créé une banque de 3 597 toxines, dont certaines ont déjà été caractérisées. Une dizaine de molécules issues de venins sont actuellement disponibles sur le marché (médicaments contre la douleur, le diabète, les maladies cardiovasculaires….).

10. Sas

​La caméra TZCam détecte les fréquences térahertz (0,3-4 THz) situées dans l’infrarouge lointain à partir d’imageurs conçus au CEA. - © I2S

Détecteur d'explosifs et de matières dangereuses

A la demande des pouvoirs publics, le CEA conduit des recherches pour lutter contre les menaces Nucléaire, Radiologique, Biologique, Chimique et Explosifs (NRBC-E). Les études dans le domaine NRBC-E se sont structurées autour d’un programme interministériel de Recherche et Développement, dont le pilotage a été confié au CEA en 2005. Les développements technologiques vont jusqu’à des démonstrateurs, afin de préparer leur transfert vers des industriels qui en assureront ensuite la commercialisation.

Parmi les innovations du CEA, T-Rex est un système portable de détection de traces d’explosifs sous forme de vapeurs. Il combine trois technologies de capteurs (ondes acoustiques de surface, fluorescence et microbalance à quartz) à un traitement avancé du signal permettant la détection et l’identification d’un grand nombre d’explosifs en moins de deux minutes, et ce avec une très grande sensibilité. Industrialisé, il est en cours de déploiement sur certains sites du CEA.

Autre technologie développée au CEA : la caméra TZCam. Cette dernière détecte les fréquences térahertz (0,3-4 THz) situées dans l’infrarouge lointain à partir d’imageurs conçus au CEA. Elle voit à travers le papier, le carton, le bois, le plastique ou les tissus. Elle détecte de minuscules objets avec une haute résolution et une sensibilité unique au monde. Elle repère aussi la signature spectrale de nombreux composés tels que les drogues ou les explosifs. Elle est proposée par la société française I2S.

11. Masques de protection

Masque Ocov réutilisable jusqu’à 100 fois. - © Ouvry

Masques réutilisables 100 fois

Les équipes du CEA se sont mobilisées pour contribuer à la lutte contre la COVID-19. Leurs efforts ont notamment porté sur les recherches sur le virus, les capacités de diagnostics, la fabrication de masques et de dispositifs d’assistance respiratoire.

Un collectif rassemblant industriels et start-up de la région Auvergne Rhône-Alpes s’est engagé dès le 15 mars 2020 dans la conception et le développement d’un masque de protection respiratoire innovant, Ocov. Ocov est constitué d’une coque en plastique à longue durée de vie et d’un filtre actif lavable et échangeable. Réutilisable jusqu’à 100 fois, son coût de revient est très compétitif. Commercialisé par la société Ouvri, il est disponible depuis le 15 juin chez Fnac et Darty. Le CEA a élaboré le design initial de la coque sur les installations de prototypage rapide et d’impression 3D de son centre d’innovation ouverte Y.Spot. Il a également mis à disposition du collectif sa plateforme de nanosécurité afin de valider l’efficacité et la tenue dans le temps des filtres.

12. Médecin

L’intelligence artificielle pour l’aide à la décision médicale

En cancérologie, les réunions de concertation pluridisciplinaire (RCP) permettent aux équipes médicales d’examiner la situation de chaque patient pour lui proposer des traitements personnalisés, prenant en compte les dernières études scientifiques, les bénéfices et risques encourus, mais aussi la qualité de vie du patient. Pour apporter une aide à la décision du traitement, le CEA a développé, en lien avec les médecins, un logiciel nommé RCP-Assistant. Basé sur l’ensemble des données patient (historique médical, résultats d’analyses, imageries etc.) et des règles collectées auprès d’experts, le logiciel établit des prédictions et/ou des recommandations d’actions assorties de justifications pour le traitement et le suivi du patient dans le cas des cancers urologiques.

- © Philippe Dureuil



Aperçu bandelettes test eZYSCREEN. - © CEA

Bras robot et interface haptique pour
la formation et la pratique chirurgicale

Se former aux gestes experts de la chirurgie avant d’opérer, c’est l’objectif de la plateforme SKILLS développée par le CEA : les internes peuvent opérer un patient virtuel en manipulant des instruments réels. La plateforme intègre différentes technologies dont deux interfaces haptiques qui permettent de ressentir les efforts de l’outil chirurgical, et des algorithmes de simulation pour reproduire par exemple le fraisage des os du patient. La machine analyse ensuite le comportement des chirurgiens en temps réel et permet un suivi et une amélioration de la pratique chirurgicale.

Tests de dépistage Ebola, COVID-19, antibiorésistance

En 2014, des équipes du CEA ont développé un test de diagnostic rapide du virus Ebola. Baptisé Ebola « eZYSCREEN », ce test a fait l’objet d’une validation technique au Laboratoire de haute sécurité microbiologique P4 Jean Mérieux (Inserm) sur la souche responsable d’une grave épidémie survenue en 2014 en Afrique de l’Ouest et ayant fait plus de 10 000 morts.

En 2020, les premiers tests bandelettes contre la COVID-19 font leur apparition. Ces tests sérologiques indiquent si la personne a été en contact avec le virus, en identifiant les anticorps présents dans le sang. En France, plusieurs tests sont homologués par les autorités sanitaires, parmi lesquels celui de NG Biotech, une PME bretonne collaborant depuis plus de 5 ans avec le CEA et l’AP-HP. Le test indique un résultat en moins de 15 minutes, à partir d’une goutte de sang prélevée au bout du doigt.

L'antibiorésistance est une menace sérieuse et urgente pour la santé dans le monde. Ce phénomène émergent résulte de l'acquisition, par des bactéries pathogènes, de systèmes les protégeant de certains antibiotiques utilisés en médecine. Les chercheurs du CEA, collaborant avec l'industriel NG Biotech et une équipe de l'Hôpital Bicêtre, ont développé et validé un test de diagnostic rapide de la résistance aux antibiotiques, produit et commercialisé depuis octobre 2017 par NG Biotech.

13. Appareil de radiographie

Instrument de radiothérapie. - © Cyrille Dupont / The Pulses

Radiothérapie

En France, la radiothérapie est l’une des techniques les plus employées dans le traitement des cancers, avec la chirurgie et la chimiothérapie. 175 000 patients sont traités chaque année par radiothérapie. Cette technique utilise les rayonnements ionisants pour détruire les cellules cancéreuses. La plateforme DOSEO, créée en 2014, est ouverte aux partenaires du CEA, professionnels de santé, laboratoires de recherche et industriels. En simulant le plus précisément possible les doses de rayonnements reçues par chaque patient, DOSEO a pour objectif d’optimiser les nouvelles technologies de radiothérapie et d’imagerie associée en garantissant une sécurité maximale des patients.

14. Caméra Infrarouge

Caméra infrarouge. - © P. Jayet/CEA

Le CEA a démocratisé l’usage des caméras infrarouge, capables de détecter la température en images, grâce au développement de bolomètres fonctionnant à température ambiante, dès les années 90. Le principe du bolomètre est de traduire sous forme de chaleur les rayonnements infrarouges reçus, avant de les convertir en signal électrique. Les travaux actuels s’orientent plus particulièrement sur leur miniaturisation (micro-bolomètres) et leur démocratisation pour des usages grand public. Ces travaux font l’objet de partenariats depuis plus de dix ans avec la société Ulis, née des activités du CEA. Les applications de ces imageurs infrarouges « non refroidis » sont nombreuses. Elles concernent notamment la santé (surveillance de température des patients, identification de voyageurs malades dans les aéroports), la sécurité (conduite de nuit, détection de fuite de gaz…), les économies d’énergie (isolation, détection de présence humaine pour l’éclairage ou le chauffage des bâtiments),…

15. Bouteille d’eau

Recyclage du plastique et réutilisation
de molécules carbonées

Comment réduire le recours aux hydrocarbures pour fabriquer des matières plastiques, des solvants ou des cosmétiques ? Une équipe du CEA propose le « recyclage chimique » de divers déchets plastiques par « déconstruction » de polymères. Elle a appliqué cette stratégie avec succès à différentes familles de plastiques et à la lignine, principal constituant du bois qui assure sa cohésion. Les procédés mis en œuvre à température et pression ambiantes utilisent des catalyseurs sans métaux et produisent, dans le cas des plastiques, une large gamme de produits chimiques d’intérêt industriel. A partir de la lignine, quatre composés aromatiques, que l’on retrouve par exemple dans les additifs alimentaires ou les cosmétiques, ont pu être obtenus.

16. Supercalculateur

Le supercalculateur français Joliot-Curie est dédié à la recherche française et européenne.
Il a été personnalisé par le street-artiste Christian Guémy, alias C215 avec les visages d’Irène et Frédéric Joliot-Curie. Cette performance artistique est une première mondiale. - © CEA

Premier calculateur en Europe à atteindre le million de milliards d'opérations par seconde

Un supercalculateur est un ordinateur très puissant, réunissant plusieurs dizaines de milliers de processeurs, et capable de réaliser un très grand nombre d’opérations de calcul ou de traitement de données simultanées. Les supercalculateurs sont utilisés par les scientifiques et les industriels pour concevoir de nouveaux systèmes et objets (moteurs, avions, voitures), des matériaux ou des médicaments ; simuler des phénomènes physiques complexes (séismes, formation des étoiles, galaxies ou même Univers entier…) ; réaliser des prévisions (météorologie, climat) ; ou réaliser virtuellement des expériences difficilement réalisables en laboratoire. Ainsi, les supercalculateurs sont utilisés pour garantir la sûreté et la fiabilité des armes de la dissuasion nucléaire française, sans avoir recours à un essai nucléaire. Pour démontrer cette garantie dans les délais impartis par les autorités, avec des calculs de plus en plus précis, il faut que les calculateurs soient de plus en plus puissants.

En prévision de son besoin, la Direction des applications militaires du CEA co-développe ces supercalculateurs de technologies françaises en partenariat avec Atos. Ces « bêtes de course » sont ensuite vendues par Atos dans le monde entier, au service de la recherche et de l’industrie. Cette stratégie, mise en place dans les années 2000 (avec la société Bull, aujourd’hui au sein d’Atos), lui permet de garantir la souveraineté de sa mission pour la dissuasion.

Depuis 2017, pour ses besoins de défense, le CEA dispose de Tera 1 000, troisième génération de supercalculateurs de technologies Bull issue du partenariat CEA - Atos. La puissance de calcul, qui atteint 25 petaflops (25 millions de milliards d’opérations par seconde) aura été multipliée par 5 000 en 15 ans, ce qui accroît très fortement la qualité prévisionnelle des codes de calcul employés pour simuler le fonctionnement des armes nucléaires.

Depuis juin 2020, le supercalculateur Joliot-Curie, opéré au Très Grand Centre de Calcul du CEA (TGCC), est le supercalculateur de recherche académique et industrielle ouverte le plus puissant de France et le troisième plus puissant d'Europe*, avec une puissance de 22 petaflop/s. Sa technologie et son architecture sont issues du co-développement d’Atos avec le CEA pour les applications Défense.

17. Plafonnier

Transmission de données à haut débit par la lumière : Li-Fi

En quelques années, la diode électroluminescente dite « LED » a révolutionné nos systèmes d’éclairage. Avec la technologie Li-Fi, il est possible de faire transiter des données par la lumière. Les données numériques sont converties en un signal optique permettant à la LED de s’allumer et s’éteindre plus d’un million de fois par seconde (ce qui est invisible à l’œil nu). Cette technologie offre la possibilité d’accéder à une connexion sans fil économe, rapide et sécurisée. Elle est donc plus sûre pour les lieux sensibles aux interférences, tels que les hôpitaux notamment.

18. Respirateur

Les tests du respirateur CLEAR-M en milieu hospitalier ont démontré la fiabilité du développement technologique mené en quelques jours par l’institut Carnot CEA-List. - © CEA

Respirateur et système de monitoring haute performance et bas coût

Face aux risques de pénurie de respirateurs dans le monde, et afin d’imaginer des solutions permettant d’augmenter la capacité de ventilation de patients Covid-19, le CEA a lancé le 13 mars 2020 le projet CLEAR. Ce projet porte aujourd’hui ses fruits avec la mise à disposition de deux prototypes à hautes performances et coûts maîtrisés : CLEAR-M, un dispositif de monitoring permettant d’améliorer les respirateurs d’urgence et de transport actuels, pour permettre leur utilisation avec des patients Covid-19, et CLEAR-R, un système d’assistance respiratoire d’urgence adapté aux besoins de ces patients.