Objectifs du Pôle
Le pôle organise des actions scientifiques pluridisciplinaires (séminaires, conférences...) et accompagne le dévelopement du calcul scientifique à l'Université de Bourgogne.
Modélisation et simulations numériques
Physique & Informatique,
une vieille histoire...
Les plus grands physiciens et mathématiciens (Enrico Fermi, John von Neumann, ... ) sont associés à l'avènement de la simulation numérique dont l'histoire démarre avec le premier ordinateur électronique (ENIAC, 1944, photo ci-contre). Aujourd'hui, toutes les disciplines scientifiques font appel à la modélisation de données empiriques et au calcul scientifique. A l'Institut Carnot de Bourgogne, de nombreuses équipes de recherche développent des modèles numériques ou sont utilisateurs des calculs scientifiques. Les thématiques recouvrent la simulation des propriétés spectroscopiques, des interactions laser-matière, du contrôle de l'alignement moléculaire, de la propagation d'ondes électromagnétiques et d'ondes nonlinéaires, de nanostructures optiques, de l'oxydation de matériaux, du comportement de milieux et molécules biologiques, de milieux physico-chimiques complexes, etc. Pour ces travaux, les chercheurs de l'Université s'appuient sur les centres de calcul nationaux et sur un centre de calcul régional performant (Centre de Ressources Informatique ou CRI) à la puissance avoisinant en 2011: 10 Téraflop/s. (Téléchargez un article décrivant les activités scientifiques du CRI paru dans la revue de la recherche de l'Université en 2006. Un nouvel article à paraître sera prochainement disponible ici).
Actualités
CYCLE CARNOT DE CONFERENCES PLURIDISCIPLINAIRES
Le pôle transversal de Modélisation de l'institut Carnot de Bourgogne organise un « Cycle Carnot de conférences pluridisciplinaires » avec le soutien du Centre de Dynamique des Systèmes Complexes (Directeur: Hans Jauslin).
La thématique choisie en 2008 et en 2009 est la « Physique appliquée à la Biologie ». Les progrès en biologie moléculaire s'appuient largement sur les développements des techniques d'analyse et d'imagerie issues de la physique. Ce lien est ancien : La structure en double hélice de l'ADN (1953) et la structure de l'hémoglobine (1960) furent découvertes grâce à la diffraction des rayons X dans le laboratoire dirigé par Lawrence Bragg à Cambridge. Aujourd'hui d'autres techniques physiques, telle que la diffusion neutronique, le rayonnement synchrotron, les différentes techniques RMN, les microscopies à sonde locale, les techniques de fluorescence et d'imagerie, les nanotechnologies, les pinces optiques, ... sont utilisées pour sonder la structure et la dynamique des structures moléculaires du vivant afin de disséquer la nature des processus biologiques observés.
Par ailleurs, l'accumulation de données empiriques confronte aujourd'hui les physiciens et les chimistes à un incroyable éventail de nouveaux « matériaux biologiques» dont la dynamique et les interactions à l'échelle moléculaire s'avèrent complexes. Cette opportunité offre la possibilité de nouvelles applications des théories physiques et au développement de nouveaux outils mathématiques et de modélisation. C'est ainsi par exemple que les simulations numériques du comportement dynamique de macromolécules biologiques permettent de mieux comprendre le rôle entre leur dynamique et leur fonction. A d'autres échelles, des modèles physiques de l'organisation du cytosquelette ou de la dynamique des membranes biologiques expliquent l'évolution de ces systèmes hors de l'équilibre thermodynamique. Ces approches numériques élargissent nos connaissances sur les mécanismes moléculaires et trouvent des applications en nanobiotechnologie et en pharmacologie.
Dans ce cycle de conférences, des intervenants français et étrangers font le point sur leurs recherches récentes au carrefour entre physique et biologie et traitant plus particulièrement de la dynamique et des structures du vivant à l'échelle microscopique ou mésoscopique.
En 2010-2011 , nous continuons le cycle « Physique appliquée à la Biologie » et nous entamons un nouveau cycle « Actualités en physique ». Dans cette second catégorie de séminaires, des spécialistes de tous les domaines de la physique, en particulier ceux qui relèvent de la théorie et de la modélisation, viendront présenter des avancées significatives récentes en physique à partir de leurs travaux de recherche et/ou à partir d'une revue d'un domaine de leur spécialité.
Lieu : Institut Carnot de Bourgogne, Dijon, (Salle D115A, 1ier étage, Aile D, Facultés MIRANDE)
Dates: les vendredis à 14H (sauf précisé), selon le calendrier ci-dessous
Programme 2008 - 1ière édition
David BENSIMON, Manipulations de molécules uniques
Ecole Normale Supérieure (Paris) - 11 janvier 2008
Richard LAVERY, Biomacromolécules : mécanique et fonction
Institut de Biologie et Chimie des Protéines (Lyon) - 21 mars 2008
Marie-Claire BELLISSENT-FUNEL, L'eau, un liquide exceptionnel, le liquide de la vie
Laboratoire Léon Brillouin, CEA-CNRS (Saclay) - 28 mars 2008
Jean-Pierre SAUVAGE, De la topologie chimique aux machines et moteurs moléculaires artificiels
Institut de Chimie, Université Louis Pasteur (Strasbourg) - 23 mai 2008
Jacques PROST, Peut-on décrire théoriquement le mouvement cellulaire?
ESPCI (Paris) - 30 mai 2008
Michel PEYRARD , Physique de l'ADN, de la biologie à la construction de nano-machine
Ecole Normale Supérieure de Lyon- 10 avril 2009
Alain ARNEODO, Codage multi-échelle de l'information génétique: de la séquence de l'ADN à la structure et à la fonction du génome
Ecole Normale Supérieure de Lyon, Laboratoire Joliot-Curie- 14 mai 2009 (jeudi)
Cécile SYKES, Des systèmes biomimétiques pour comprendre les mouvements cellulaires
Institut Curie (Paris) - 29 mai 2009
Toshio ANDO , Instrumentation and techniques of high-speed AFM for biological research
Institut Curie (Paris) - 25 septembre 2009 (14h)
Takayuki UCHIHASHI, High-resolution imaging of biological molecules using high-speed AFM
Institut Curie (Paris) - 25 septembre 2009 (14h30)
Programme 2010 - 2011 - Actualités en Physique
Michael KLASEN , I
"The quest for new physics : an overview of contemporary particle physics - theoretical motivations and experimental hints"
Université Joseph Fourier (Grenoble) - 5 mars 2010 (14h)
Autres conférences à annoncer prochainement.
Programme 2011 - Physique appliquée à la biologie
We organizes a series of pluridisciplinar conferences with the support of the "Center for the Study of Complex Dynamical Systems" (Director: Hans Jauslin).
In 2008 and 2009, the conferences will focus on the thema “Physics applied to Biology”. Progresses in molecular biology are strongly related to the development of new techniques to image and measure the microscopic structure of condensed matter. The well-known double helix structure of DNA (1953) and the atomistic structure of hemoglobin (1960) were discovered by using X-ray diffraction in the Cavendish Laboratory directed by Lawrence Bragg in Cambridge . Today, a diverse set of physical techniques, as for instance the neutron scattering, the synchrotron radiation, the RMN, the atomic force microscopy, the large set of probes developed in nanotechnologies, are used to analyze the structure and dynamics of life at a molecular or cellular level.
On the other hand, physicists and chemists are face today to a large growing set of empirical data of biological processes at the molecular and mesoscopic scales. The“biological materials” have a complex structure and dynamics. These materials offer the possibility of new applications of theories developed in physics and stimulate the development of new modelisations and theoretical concepts. For example, the numerical simulations of macromolecular dynamics contribute to understand the role between the molecular flexibility and the biological function. At other scales, physical models of the cytoskeleton or of the dynamics of biological membranes explain the temporal evolution of these systems out of equilibrium. All these numerical approaches enlarge our understanding of molecular biological mechanisms and find applications in nano-biotechnology and pharmacology.
In this conference series, invited speakers, working at the interface between physics and biology, describe their most recent researches on dynamics and other physical properties of life at the molecular or mesoscopic levels.
In 2010-2011, we prolongate the series of conferences « Physics applied to Biology » (in the fall) and we start a new seies entitled« News in Physics ». In the latter series, scientists of all domains in Physics, in particular those working in theory and modelistaion, will present an overview of the major advances in their field.
Program 2008 - First conference
David BENSIMON, Manipulations de molécules uniques
Ecole Normale Supérieure (Paris) - 11 janvier 2008
Richard LAVERY, Biomacromolécules : mécanique et fonction
Institut de Biologie et Chimie des Protéines (Lyon) - 21 mars 2008
Marie-Claire BELLISSENT-FUNEL, L'eau, un liquide exceptionnel, le liquide de la vie
Laboratoire Léon Brillouin, CEA-CNRS (Saclay) - 28 mars 2008
Jean-Pierre SAUVAGE, De la topologie chimique aux machines et moteurs moléculaires artificiels
Institut de Chimie, Université Louis Pasteur (Strasbourg) - 23 mai 2008
Jacques PROST, Peut-on décrire théoriquement le mouvement cellulaire?
ESPCI (Paris) - 30 mai 2008
Michel PEYRARD , Physique de l'ADN, de la biologie à la construction de nano-machine
Ecole Normale Supérieure de Lyon- 10 April 2009
Alain ARNEODO, Codage multi-échelle de l'information génétique: de la séquence de l'ADN à la structure et à la fonction du génome
Ecole Normale Supérieure de Lyon, Laboratoire Joliot-Curie- 14 May 2009 (jeudi)
Cécile SYKES, Des systèmes biomimétiques pour comprendre les mouvements cellulaires
Institut Curie (Paris) - 29 May 2009
Toshio ANDO , Instrumentation and techniques of high-speed AFM for biological research
Institut Curie (Paris) - 25 September 2009 (14h)
Takayuki UCHIHASHI, High-resolution imaging of biological molecules using high-speed AFM
Institut Curie (Paris) - 25 September 2009 (14h30)
Programme 2010 - 2011 - News in Physics
Michael KLASEN , I "The quest for new physics : an overview of contemporary particle physics - theoretical motivations and experimental hints"
Université Joseph Fourier (Grenoble) - 5 mars 2010 (14h)
Other speakers to be announced soon.
Programme 2011 - Physics applied to Biology