FEMTO-ST : vingt ans d’innovations hors normes

L’un des plus importants laboratoires français en sciences de l’ingénieur a fêté le 26 juin 2024 ses vingt ans d’activité. Installé à Besançon, Belfort et Montbéliard, FEMTO-ST regroupe aujourd’hui sept départements scientifiques qui mènent des recherches dans des domaines aussi variés que l’automatique, l’informatique, l’énergie, la mécanique appliquée, la micro et nanotechnologie, l’optique, le temps-fréquence… 

« L’activité enthousiaste des équipes de haut niveau scientifique de l’Institut pendant ces vingt ans, a donné naissance à de nombreuses innovations », souligne Michaël Gauthier, directeur de FEMTO-ST. « Avec des résultats intéressants car elle a débouché sur la création de nombreuses start-up et répondu aux besoins scientifiques et technologiques des entreprises » Plusieurs projets emblématiques ont été menés par les équipes de l’Institut français. Ainsi, à titre d’exemples, le projet européen de développement de composites biosourcés durables et à hautes performances « SSUCHY » a regroupé 17 partenaires européens. Piloté par FEMTO-ST et porté par l’Université de Franche-Comté, ce dernier visait à valoriser la matière issue de la biomasse (fibres et molécules) pour le développement de composites recyclables et/ou biodégradables à hautes performances mécaniques et aux fonctionnalités avancées.

« Les matériaux composites biosourcés présentent de nombreux avantages en termes écologiques (ressources renouvelables, empreinte environnementale modérée), économiques et sociaux (disponibilité, coût de production, développement d’emplois agricoles) mais aussi d’un point de vue technique (légèreté, propriétés mécaniques et d’amortissement accrues) », précise Vincent Placet, chercheur au Département mécanique appliquée. « Ils remplacent avantageusement les matériaux métalliques ou ceux issus du pétrole et représentent une ressource attrayante pour des applications d’ingénierie. »

Mis en œuvre dans le cadre d’une démarche d’éco-efficience à plusieurs niveaux, le projet a couvert les aspects expérimentaux, la modélisation, la conception, l’optimisation des processus et l’analyse complète du cycle de vie des produits développés. « Il a notamment permis de développer quatre démonstrateurs en composites biosourcés dans les secteurs du transport et de l’acoustique (panneau de cockpit pour avions électriques, châssis monocoque de scooter électrique, plancher de coffre automobile ou encore enceinte audio haut de gamme) », ajoute le chercheur de FEMTO-ST. Les chercheurs de FEMTO-ST travaillent également depuis près de vingt ans sur la miniaturisation d’horloges atomiques. Ces horloges, qui reposent sur l’asservissement d’un oscillateur sur la pulsation propre de l’atome de césium, présentent un volume inférieur à 20 cm³, consomment moins de 200 mW (autorisant leur alimentation sur batterie) et ne perdent qu’une seconde tous les 3 000 ans environ. « Grâce à cette stabilité 100 fois supérieure à celle des oscillateurs à quartz et à une forte réduction d’échelle rendue possible par les technologies de micro-fabrication, ils peuvent être déployés dans de nombreux systèmes », indiquent Rodolphe Boudot, chercheur au Département Temps-Fréquence et Nicolas Passilly, chercheur au département Micro Nanoscience et Systèmes. « Comme par exemple, pour la synchronisation et la sécurisation de réseaux et transfert de données (télécoms, électriques, bancaires) ou la géolocalisation et navigation embarquée de systèmes en milieux hostiles, parfois sans accès aux signaux de référence GPS (dispositifs de prospection pétrolière dans les fonds océaniques, communications militaires dans des environnements brouillés, etc.). » Ces développements ont été brevetés, valorisés, et transférés à un consortium industriel, conduisant à l’avènement d’une micro-horloge atomique industrielle et commerciale française. Les travaux de recherche sur cette thématique se poursuivent activement à FEMTO-ST avec le développement de micro-horloges atomiques optiques de nouvelle génération, dont la stabilité sera améliorée de plusieurs ordres de grandeur. 

Les médicaments de thérapie innovante (Médi) font aussi l’objet de recherches intensives à FEMTO-ST. Objectif : trouver de nouvelles solutions de traitement pour les patients en impasse thérapeutique. « Ces traitements sont basés sur l’utilisation de « cellules – médicaments » dotées de nouvelles fonctions physiologiques, de caractéristiques biologiques ou de propriétés reconstitutionnelles qui s’inspirent des processus naturels de défense de l’organisme », expliquent Aude Bolopion, chercheuse au Département Automatique et Systèmes Micromécatroniques et Thérèse Leblois, chercheuse au Département Micro NanoScience et Systèmes. « Le développement et la fabrication in-vitro de ces médicaments nécessitent la mise en œuvre des technologies complexes notamment dans le domaine du tri cellulaire, de l’amplification et du contrôle. Leur développement reste donc limité et leur production est particulièrement coûteuse. » Alors, l’institut FEMTO-ST, en collaboration étroite avec des partenaires académiques (Université de Franche-Comté, Etablissement Français du Sang Bourgogne-Franche-Comté, CHU de Besançon, UMR RIGHT, FEMTO Engineering) et tout un écosystème industriel (Ilsa, AUREA Technology, Diaclone, Med’Inn Pharma et Smaltis) a cherché la solution à ce défi dans le cadre du projet MiMédI – Microtechniques pour les Médicaments Innovants. Des travaux de R & D lancés en 2017 dans le cadre de la stratégie européenne d’innovation par spécialisation intelligente des régions (RIS3). « L’Institut FEMTO-ST a développé des méthodes innovantes de tri et de caractérisation de cellules », précisent les chercheuses de FEMTO-ST. « Comme par exemple, le dispositif de tri basé sur des ondes acoustiques conçu et réalisé pour séparer les différents composés du sang en travaillant dans un système clos garantissant la stérilité des échantillons. Un suivi en ligne de culture cellulaire, sans rupture de la stérilité de l’échantillon, a également été élaboré en utilisant des principes optiques et du traitement du signal. Des méthodes de contrôle de la trajectoire de cellules individuelles ont été développées pour proposer un dispositif microfluidique actionné par champs électriques. Ce qui permet l’analyse des interactions entre deux cellules individuelles. » 

Ces développements technologiques réalisés par l’institut FEMTO-ST, associés aux travaux de ses partenaires reconnus pour leurs compétences en microtechniques et Sciences pour l’Ingénieur, ainsi qu’en Sciences de la Santé, ouvrent la voie à une filière porteuse d’avenir…

www.femto-st.fr

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