POS - Ixarm

Politique et 

Objectifs 

Scientifiques 

ÉDITION 2010 

Orientations 2011 - 2012 

DIRECTION GÉNÉRALE DE L’ARMEMENT

Partie I 

Partie II 

Partie III 

Synthèse ......................................................................................... 2 

Enjeux et politique générale .............................................................. 4 

Synergie entre recherche civile et recherche de défense et de sécurité .................. 4 

Périmètre et objectifs du POS ......................................................................... 5 

Partenariat monde académique et institutionnel ................................................. 6 

Relations avec l’industrie et coopérations extérieures ...................................10 

Orientations scientifiques ................................................................13 

Domaine 1 : INGENIERIE DE L’INFORMATION ET ROBOTIQUE ........................14 

Enjeux scientifiques pour la Défense et la Sécurité .............................................14 

Orientations scientifiques .............................................................................15 

Actions prioritaires 2011– 2012 ...................................................................... 20 

Domaine 2 : FLUIDES, STRUCTURES ............................................................... 22 

Enjeux scientifiques pour la Défense .............................................................. 22 

Orientations scientifiques ............................................................................ 23 

Actions prioritaires 2011-2012 ....................................................................... 26 

Domaine 3 : ONDES ACOUSTIQUES ET RADIOELECTRIQUES ............................ 27 



Actions prioritaires 2011 - 2012 .......................................................................31 

Domaine 4 : NANOTECHNOLOGIES ................................................................ 33 



Actions prioritaires 2011-2012 ...................................................................... 37 

Domaine 5 : PHOTONIQUE ............................................................................. 39 



Actions prioritaires 2011 - 2012 ...................................................................... 43 

Domaine 6 : MATERIAUX, CHIMIE ET ENERGIE ............................................. 44 


Orientations scientifiques : Matériaux ............................................................. 45 

Orientations scientifiques : Chimie ................................................................ 46 

Orientations scientifiques : Energie ............................................................... 48 


Domaine 7 : BIOLOGIE ET BIOTECHNOLOGIES .............................................. 50 

Enjeux scientifiques pour la Défense et la Sécurité .............................................51 



Domaine 8 : HOMME ET SYSTEMES ................................................................ 56 




Domaine 9 : ENVIRONNEMENT ET GEOSCIENCES .......................................... 62 



Actions prioritaires 2011 - 2012 ............................................................ 66 

Outils et Ressources ....................................................................... 68 

Organisation interne ................................................................................... 68 

Procédures et outils pour le soutien de la R&T de base ....................................... 68 

Soutien aux projets de recherche et d’innovation .............................................. 68 

Soutien de la formation par la recherche ......................................................... 70 

Capitalisation et valorisation, concours, prix scientifiques, information ..................71 

Outils interministériels ................................................................................ 72 

Outils européens ....................................................................................... 73 

Outils avec les autres nations .........................................................................74 

Glossaire ................................................................................................. 75 

Note sur le POS 2010 : le présent document est la quatrième édition du POS. Il ne prétend 

pas à l’exhaustivité, mais vise à provoquer une discussion entre la DGA et la communauté 

scientifique. Ce débat, enrichi des résultats des actions de recherche et d’analyse proposées, 

permettra de consolider les versions ultérieures du POS. 

TABLE DES MATIÈRES 

POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012 1TABLE

ynthèse 

Synthèse 

L 

’éclairage prospectif du Livre blanc « Défense 

et Sécurité nationale » a confirmé le rôle stratégique 

de la recherche et de l’innovation pour l’adaptation 

de nos systèmes de défense aux besoins opérationnels 

et aux menaces de moyen et long terme, 

pour l’émergence des ruptures de demain ou la pérennité 

des compétences critiques et pour la compétitivité 

future du tissu industriel. 

Pour préserver le long terme et tirer le meilleur parti 

des avancées scientifiques, environ 15 % du budget 

des études amont de défense est consacré chaque 

année à la recherche et technologie de base, pour y 

financer les études et les développements porteurs 

d’un haut niveau scientifique ou d’une innovation 

très forte. 

Le document de Politique et objectifs scientifiques, 

le POS, constitue le document de référence pour la 

DGA dans le domaine de la recherche scientifique, 

de la technologie amont et de l’innovation. Il oriente 

l’effort d’investissement consenti par la Défense sur 

la partie basse du spectre de maturité des technologies. 

Outil de dialogue avec tous les acteurs civils 

de la recherche, grandes entreprises, PME, universités, 

écoles, il fait connaître les grands thèmes scientifiques 

que la Défense souhaite plus particulièrement 

soutenir, présente les dispositifs d’action que 

la DGA met en œuvre pour soutenir cette politique 

et ambitionne en retour une mobilisation sur ces 

thématiques des meilleurs acteurs de la recherche 

et de l’innovation. Une grande part de ces thèmes 

constitue aussi des priorités fortes de la recherche 

civile : en se positionnant dans le début de l’échelle 

des niveaux de maturité technologique, le POS affiche 

des thématiques très souvent duales. 

Le POS est un document vivant, mis à jour tous les 

deux ans, que les échanges avec la communauté 

scientifique et industrielle permettent d’enrichir au 

fil du temps. 

C’est un document de dialogue avec nos principaux 

partenaires dans le domaine de la recherche 

scientifique et technologique qui se veut aussi une 

contribution française à l’effort commun de développement 

technologique européen. 

Le document est organisé en trois parties : après 

l’exposé des enjeux et de la politique générale, il décrit 

les orientations de chacun des neuf domaines 

scientifiques sur lesquels la DGA a identifié des besoins 

pour la défense et la sécurité, avant de présenter 

les outils et ressources mis en place. 

Par rapport à la précédente édition, son contenu a 

beaucoup évolué, tant dans ses axes d’effort, que 

dans les thématiques scientifiques prises en compte 

ou les instruments utilisés. 

Dans certaines directions déjà identifiées dans les 

POS précédents (2006, 2008) des actions sont à 

poursuivre et même, pour certaines, à intensifier. 

Elles consistent notamment à : 

- renforcer la concertation, la coopération et les 

partenariats avec les acteurs de la recherche civile. 

Ce renforcement se traduit dès 2010 par deux 

actions fortes. Notre partenariat avec l’ANR prend 

une nouvelle dimension avec la création du programme 

ASTRID( 1 ) au sein de l’Agence. Pour tenir 

compte de la profonde évolution du paysage de la 

recherche qu’a provoquée la loi relative aux libertés 

et responsabilités des universités (LRU) et pour 

collaborer différemment, de manière plus dynamique, 

avec les universités et les écoles, un Club 

des partenaires académiques de la recherche de 

défense réunira les universités, PRES ( 2 ), ou écoles 

qui accepteront d’inscrire une partie de leur recherche 

et de leur formation dans des domaines 

intéressant la défense et/ou la sécurité globale. 

- amplifier l’effort consacré aux PME porteuses d’innovation 

au travers des dispositifs d’appui déjà diversifiés 

; la mise en place du dispositif RAPID( 3 ), 

grâce au partenariat DGA-DGCIS permet un soutien 

très réactif à des projets de recherche industrielle 

ou de fort potentiel technologique présentant 

à la fois des applications sur les marchés civil 

et militaire. 

- poursuivre notre investissement dans la formation 

par la recherche, en y associant de nouvelles entités 

partenaires (organismes, industrie, collectivités 

locales), pour maintenir en 2011 et 2012 un 

objectif minimum de cofinancement des 2/3 des 

thèses soutenues par la DGA. 

- concrétiser par des projets, soit entre deux pays 

soit par le biais de l’Agence Européenne de Défense, 

la collaboration à l’échelle européenne sur 

la R&T de base. Cette collaboration peut aussi passer 

par le PCRD qui soutient, dans certains programmes, 

des recherches à fort caractère dual. 

( 1 ) ASTRID : accompagnement spécifique des travaux de recherche et d’innovation défense 

( 2 ) PRES : pôle de recherche et d’enseignement supérieur 

( 3 ) RAPID : régime d’appui pour les PME pour l’innovation duale 

2 POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012

- mobiliser sur des priorités scientifiques identifiées, 

les compétences scientifiques propres à la DGA, à 

ses écoles ou organismes de recherche sous tutelle 

et à ses laboratoires partenaires. 

Par comparaison aves le POS précédent, les domaines 

scientifiques de référence sont toujours au 

nombre de neuf, mais les axes pluridisciplinaires 

ont disparu, soit par intégration dans les domaines 

soit par non-reconduction. C’est ainsi que la robotique 

a rejoint l’Ingénierie de l’information et que 

l’Energie a rejoint Matériaux et Chimie. Le domaine 

micro et nano-électronique disparaît au profit d’un 

domaine qui couvre un champ beaucoup plus large, 

les nanotechnologies. Les autres domaines ont souvent 

changé de nom, mais couvrent approximativement 

les mêmes champs scientifiques. ■ 

Domaines Scientifiques 

Ingénierie de l’information et robotique 

Fluides, structures 

Ondes acoustiques et radioélectriques 

Nanotechnologies 

Photonique 

Matériaux, Chimie et Énergie 

Biologie et Biotechnologies 

Homme – Systèmes 

Environnement et Géosciences 

Outils généraux 

Partenariat monde académique 

et institutionnel 

Relations avec l’industrie 

La sécurité et le développement durable : 

des préoccupations transversales 

Une démarche ouverte sur l’Europe 

International (hors Europe) 

Concours - Prix scientifiques 

Capitalisation - Valorisation 

POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012 3

Partie I 

njeux 

Enjeux et politique générale 

Thierry Bretheau 

Conseiller scientifique du DGA 

Chef de la MRIS 

L 

a Défense doit en permanence s’adapter aux 

évolutions du monde contemporain, à la fois 

en adaptant ses capacités opérationnelles à l’évolution 

du contexte géopolitique et en les soutenant 

par les possibilités nouvelles qu’offre l’évolution des 

sciences et technologies. Compte tenu du caractère 

particulier du cycle de vie des systèmes d’armement, 

comparé à celui des systèmes du monde civil, 

ces évolutions technologiques doivent être le plus 

possible anticipées, autant en termes d’offre qu’en 

terme d’usage. 

Le Livre blanc 2008 « Défense et Sécurité nationale » 

souligne le rôle stratégique de la recherche et, pour 

maîtriser les technologies des systèmes de défense, 

propose de consentir un effort accru en matière de 

recherche et technologie et de favoriser les synergies 

entre la recherche civile et la recherche de défense 

et de sécurité. Cet effort doit par ailleurs s’accompagner 

d’une ambition internationale et plus 

particulièrement européenne. 

La loi de programmation militaire 2009-2014 maintient 

une part élevée aux actions de recherche et 

technologie, d’un montant de 744 M€ en 2009 à un 

montant de 730 M€ de paiements en 2010. Le nouveau 

Livre blanc encourage la poursuite de cette 

dynamique. Dans ce budget global, la DGA s’efforce 

de consacrer environ 15 % à la recherche et à la 

technologie de base (cf. Encart 1). Cet investisse- 

ment est essentiel pour anticiper suffisamment tôt 

les tendances de long terme et la DGA s’attache à ce 

titre à mesurer de manière fiable le niveau exact de 

ces financements. 

L’objectif principal du présent document de politique 

et objectifs scientifiques est d’orienter cet investissement 

vers les directions les plus prometteuses, en 

s’appuyant sur des échanges avec la communauté 

scientifique. 

SYNERGIE ENTRE RECHERCHE 

CIVILE ET RECHERCHE DE DÉFENSE 

ET DE SÉCURITÉ 

Dans les bas niveaux de maturité technologique, 

la recherche et l’innovation sont très rarement spécifiquement 

liées à la défense ou la sécurité. Bien 

au contraire, une multitude d’exemples historiques 

démontrent que recherche et innovation ont des retombées 

à la fois civiles et militaires. Pour une efficacité 

optimale de l’effort de recherche de défense, il 

est donc indispensable d’établir des synergies avec 

la recherche civile. 

Pour cela, il est essentiel de prendre en compte les 

nouveaux modes d’attribution des financements 

civils en termes de recherche, dans lesquels la logique 

de projets a pris une part prépondérante. Un 

Encart 1 : Les niveaux de maturité technologique (échelle TRL) 

Le référentiel international TRL (Technology 

Readiness Level) permet de décrire les niveaux 

de maturité des avancées scientifiques et 

technologiques. Cette échelle comporte 9 

niveaux allant de la R&T de base (niveaux 1 

à 3-4) aux mises en œuvre opérationnelles 

(niveau 9) selon la correspondance suivante : 

1 Principes de base de la technologie observés et décrits 

2 Concepts technologiques et /ou applications formulés 

3 Prédictions analytiques validées par des études en laboratoire ou théoriques 

4 Technologie du composant ou du sous-système de base validée en environnement de laboratoire 

5 Technologie du composant ou du sous-système de base validée en environnement représentatif 

6 Prototype ou modèle de la technologie (sous-)système fonctionnant en environnement représentatif 

7 Prototype de la technologie système fonctionnant en environnement opérationnel 

8 Technologie système qualifiée par des tests et des démonstrations 

9 Technologie système qualifiée par des mises en œuvre réussies en mission 


enjeu important est de maintenir un bon niveau de 

financement des thématiques de recherche pour 

lesquelles les seules applications actuellement envisagées 

présentent une spécificité de défense, pour 

éviter qu’elles ne soient délaissées au profit de sujets 

considérés comme plus porteurs par les financeurs 

de la recherche civile. 

Ces synergies nécessaires peuvent être de types variés. 

Il peut s’agir d’actions de pilotage (participation 

aux instances de pilotage de la recherche civile, pilotage 

des travaux de recherche sur financements 

duaux, cofinancement de programmes ou de projets) 

ou d’actions d’orientation stratégique. 

Le Club des Partenaires Défense nouvellement créé 

vise à réunir les universités, les PRES, les écoles qui 

inscriront une partie de leur recherche dans les domaines 

intéressant la défense et/ou la sécurité globale. 

Des contrats de partenariat signés pour 4 ans 

permettront d’associer des membres de ces structures 

universitaires à la réflexion stratégique de la 

DGA ; des sujets de thèse seront définis en commun 

et des allocations de thèses réservées. Des échanges 

de personnel seront également possibles. 

Le remplacement du dispositif REI, que la DGA gérait 

en interne, par le dispositif ASTRID vise à mieux 

organiser le soutien à la recherche et à l’innovation 

dans le cadre créé par la mise en place de l’ANR. 

Un appel à projets annuel sera émis sur le site de 

l’ANR et sera traité selon les règles de l’ANR par un 

comité de sélection et un comité de pilotage spécifiques. 

Les projets auront obligatoirement un caractère 

dual. 

Idéalement, ces actions devraient permettre, pour 

un coût modéré, de couvrir plus largement les domaines 

d’intérêt de la Défense et d’éviter les doublons. 

PÉRIMÈTRE ET OBJECTIFS DU POS 

Dans le domaine de la recherche et de la technologie 

de base, le POS est le document de référence 

pour la DGA, garant de la cohérence des actions 

engagées et de leur lisibilité, aussi bien à l’intérieur 

du ministère de la défense que vers l’extérieur. A 

ce titre, il s’inscrit en cohérence avec le plan stratégique 

R&T de la DGA en développant et en expli- 

Encart 2 : Les niveaux de maturité de 

systèmes (échelle SRL) 

L’évaluation du niveau de SRL (System Readiness 

Level) est une évaluation globale de la maturité 

système, complémentaire et s’appuyant, quand 

cela est possible, sur l’évaluation du TRL. 

Cette évaluation intéresse particulièrement les 

développements de systèmes, même dans les 

phases précoces, qui par nature ne s’appuient 

jamais sur une seule technologie ou une seule 

discipline scientifique. Elle répond aussi au 

constat qu’aucun système ne présente jamais des 

seuls aspects technologiques. Cette évaluation 

prend par exemple en compte, en plus des 

dimensions technologiques, des éléments 

relatifs à l’usage, aux utilisateurs, aux aspects 

d’ingénierie, aux logiciels, aux aspects risques, 

aux impacts humains et environnementaux … 

Particulièrement souple dans son évaluation, 

la matrice de SRL est bâtie ad hoc, en 

identifiant et évaluant dans chaque projet 

ses composantes spécifiques et les éléments 

pertinents. Son évolution au cours du 

projet apporte des moyens de traçabilité et 

permet d’identifier les risques, les verrous 

et les actions à conduire pour y remédier. 

citant les aspects scientifiques et technologiques de 

bas niveau de maturité technologique. Il constitue 

aussi un outil de communication permettant, d’une 

part, de décrire les domaines scientifiques que la Défense 

souhaite plus particulièrement soutenir, ainsi 

que leurs applications envisagées et, d’autre part, de 

présenter les dispositifs d’action que la DGA met en 

œuvre pour soutenir cette politique. Le POS n’a pas 

vocation à décrire exhaustivement l’ensemble des 

sujets susceptibles d’intérêt mais plutôt à présenter 

les principaux axes scientifiques. Ainsi, par similarité 

avec le programme blanc de l’Agence nationale 

de la recherche (ANR), une partie des soutiens peut 

être accordée sur des thèmes non fléchés par le POS, 

notamment pour permettre la détection avancée de 

pistes de rupture technologique non encore identifiées. 

■ 


artenariat 

Partenariat monde 

académique et institutionnel 

Antoine Joux 

Veille, évaluation 

L 

e caractère dual de la R&T de base conduit 

la DGA à rechercher une synergie optimale 

avec les partenaires institutionnels et les opérateurs 

de recherche civils, académiques et industriels. 

Les liens collaboratifs peuvent s’appuyer sur 

des relations contractuelles, des accords formels de 

partenariats ou la participation de personnels défense 

aux instances de la recherche civile, et réciproquement. 

Les partenariats peuvent se situer au 

plan stratégique (analyse stratégique, orientation, 

évaluation) et/ou opératoire (expertise, co-financement 

de projets, échanges de résultats, échanges de 

scientifiques). 

1. MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT 

SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE 

(MESR) 

Le Ministère de la défense travaille en relation étroite 

avec le Ministère de l’enseignement supérieur et de 

la recherche pour échanger sur les orientations et 

pour définir des stratégies concertées et des modalités 

de coopération. 

De manière générale, la DGA, en tant qu’organisme 

important de soutien de la recherche française, a 

participé au processus de définition d’une stratégie 

nationale de recherche et d’innovation piloté par le 

Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche. 

Ce sont dans les groupes de travail dédiés 

et les groupes de concertation thématique mis en 

place à partir de 2010 que les experts de la DGA 

poursuivent le travail sur cette stratégie concertée 

et promeuvent dans la communauté scientifique 

nationale un certain nombre de thèmes d’intérêt 

défense. De même, pour la coopération « internationale 

», deux groupes de concertation transverse 

ont été mis en place par le MESR pour l’international 

(hors Europe) et pour l’Europe. L’objectif est de 

consolider une stratégie internationale pour la recherche 

française. 

2. AGENCE NATIONALE DE LA 

RECHERCHE (ANR) 

La coopération avec l’Agence nationale de la recherche 

(ANR), mise en place dès sa création en 

Christine Triché 

Partenariats 

2005, a effectué une montée en puissance constante. 

Cet organisme est un interlocuteur privilégié de la 

DGA dans le cadre de partenariats fructueux. Dès 

2005, la DGA a participé aux comités de pilotage 

des programmes l’intéressant (STIC( 4 ), nanotechnologies, 

biologie et santé, matériaux, sécurité, 

énergie). En outre, des personnels DGA participent 

intuitu personae à des instances d’orientation et de 

réflexion stratégique, comme les comités sectoriels. 

La DGA a par ailleurs développé les échanges directs 

avec l’ANR, les formalisant notamment par des 

rencontres annuelles au plus haut niveau, pour faire 

le point des relations entre les deux organismes, des 

sujets d’intérêt commun et des modes d’interaction 

possibles. 

Enfin la DGA participe au financement de programmes 

de l’ANR depuis 2006 (voir Partie III : Outils 

et Ressources). Ce partenariat a vocation à s’amplifier 

dans les prochaines années, en diversifiant les 

modes d’interaction. En particulier, la DGA confiera 

à l’ANR à partir de 2011 la gestion du programme de 

soutien à la recherche ASTRID, successeur du dispositif 

REI (voir Partie III : Outils et Ressources). 

3. ORGANISMES DE RECHERCHE 

La DGA entreprend depuis 2004 de formaliser, 

au travers d’accords, ses relations, anciennes et 

jusqu’ici informelles, avec les organismes de recherche. 

Les objectifs sont : 

● d’échanger sur les priorités stratégiques, 

● d’assurer la cohérence, d’enrichir et de renforcer 

l’efficacité des coopérations existantes, 

● de considérer l’opportunité de participations croisées 

à des instances d’orientation ou de sélection 

à caractère scientifique, 

● de considérer ensemble les ressources et procédures 

financières mobilisables pour soutenir des 

projets communs. 

Ces accords permettent de tirer profit des compétences 

reconnues des organismes de recherche à 

des fins d’expertise, qu’il s’agisse des thèses et des 

projets de recherche, de l’évaluation des PEA, ou de 

l’évaluation des métiers. 

( 4 ) Sciences et technologies de l’information et de la communication 


Certains partenariats sont détaillés ci-dessous, mais 

cette présentation ne couvre pas l’ensemble des relations 

établies entre la DGA et les organismes de 

recherche. Il faut, en particulier, citer aussi le développement 

des relations avec l’Institut géographique 

national, le Service hydrographique et océanographique 

de la Marine, l’Institut de recherche biomédicale 

des armées et Météo-France avec lesquels 

la DGA a signé des partenariats étroits concernant 

notamment le domaine « Environnement et géosciences 

». 

3.1 CNRS 

Le CNRS et la DGA ont signé un accord en janvier 

2005, renouvelé en 2009. A ce jour, la principale voie 

de coopération suivie concerne le cofinancement de 

thèses( 5 ) et la participation du CNRS à la commission 

de sélection des thèses DGA. La DGA prend en 

compte dans ses relations avec le CNRS la montée 

en puissance de ses instituts et la nécessité de traiter 

avec chacun d’eux pour un certain nombre de 

dossiers. La fonction agence de moyens du CNRS 

ayant été renforcée, la DGA devrait naturellement 

trouver auprès du CNRS un interlocuteur privilégié 

pour la mise en commun d’efforts de recherche 

(comme c’est déjà le cas pour le cofinancement de 

thèses). 

Cependant, en parallèle, le CNRS s’impliquant désormais 

moins dans la gestion administrative des 

structures mixtes avec les universités, la DGA sera 

amenée à s’orienter plus systématiquement vers les 

universités pour ses relations conventionnelles avec 

le monde de la recherche. 

3.2 CEA 

Le CEA et la DGA ont signé en mai 2004 un accord 

cadre sur l’ensemble des thèmes hors œuvre 

commune (arme nucléaire). Cet accord, dont le périmètre 

technique devra être redessiné suite à l’intégration 

du centre d’essais de Gramat au CEA, est 

également utilisé comme cadre de haut niveau pour 

le pilotage de la subvention au CEA civil au titre du 

programme 191 « recherche duale ». 

Sous l’égide de cet accord, un séminaire annuel 

CEA-DGA, permet, d’une part, au CEA de présenter 

les résultats obtenus sur les thématiques sélectionnées 

et soutenues, et, d’autre part, à la DGA de 

donner des orientations sur les travaux futurs. L’objectif 

à terme pour la DGA est d’orienter suffisamment 

les travaux pour qu’ils correspondent à des 

thématiques ayant un intérêt marqué défense, tout 

en ne contraignant pas trop l’exercice, de manière 

à acquérir une bonne visibilité sur l’ensemble des 

travaux à caractère dual du CEA. 

Enfin le cofinancement de thèses avec le CEA est un 

nouveau mode de coopération mis en place à partir 

de 2008 (11 thèses en 2008, 10 thèses en 2009 et 

16 thèses en 2010) et qui a vocation à se pérenniser, 

d’autant plus que la politique de la DGA est de 

systématiser le cofinancement des thèses à l’avenir. 

3.3 INRIA 

L’INRIA et la DGA ont signé le 7 novembre 2007 un 

accord de partenariat ayant les mêmes objectifs que 

celui décrit en introduction de cette partie avec, de 

plus, l’idée de promouvoir l’accueil de personnels 

de la DGA dans les équipes-projets de l’INRIA et les 

personnels de l’INRIA dans les services de la DGA. 

Les thématiques concernées par ce partenariat recouvrent 

en particulier les systèmes de systèmes, 

l’automatique, l’informatique. Un accord d’application 

concernant le cofinancement de thèses a été 

signé le 19 novembre 2009 et a concerné 4 thèses 

cofinancées cette même année. 

3.4 CNES 

Le CNES et la DGA ont signé début 2005 un accord 

cadre sur la préparation du futur. Un renforcement 

significatif de la participation de la DGA aux comités 

de sélection et d’évaluation des projets du CNES a 

été effectué. La Défense apporte, par ailleurs, des 

financements au CNES à travers le programme « recherche 

duale » de la LOLF : ces financements ont 

vocation à soutenir des projets de recherche duale 

identifiés par la DGA dans les programmes de recherche 

de ces organismes, le POS servant de guide 

vis-à-vis de l’intérêt scientifique défense. 

Notons que le cofinancement de thèses a démarré 

avec le CNES dès 2009. 

3.5 INSERM, INSTITUT PASTEUR 

La DGA a entrepris de resserrer les liens avec ces 

deux organismes, les relations avec l’INSERM devant 

cependant être considérées dans le contexte 

d’une implication forte dans l’alliance Aviesan, notamment 

en terme de prospective et de programmation 

commune. Concernant à la fois l’INSERM et 

l’Institut Pasteur, des thèses seront soutenues par 

un cofinancement attribué en étroite concertation 

avec la DGA. 

3.6 Universités - Réseaux thématiques 

de recherche avancée 

La loi sur l’autonomie des universités a permis une 

évolution forte de leur positionnement dans le paysage 

de la recherche. La DGA, dans ce contexte, souhaite 

nouer des partenariats avec certaines d’entre 

elles qui, dans le cadre de leur politique scientifique, 

souhaiteraient investir une partie de leur recherche 

dans des domaines intéressant la défense et/ou la 

sécurité globale. Pour certaines d’entre elles, le par- 

( 5 ) En croissance chaque année depuis 2005, voir section sur la formation par la recherche. 


tenariat devrait s’établir via le pôle de recherche et 

d’enseignement supérieur (PRES) auquel elles participent 

ou auquel elles sont rattachées, de manière 

à atteindre une taille critique en matière de partenariat 

et de soutien à des projets de recherche. En 

effet, certains PRES ont la structure juridique adéquate 

(Établissement public de coopération scientifique) 

pour permettre la signature d’accords de partenariats 

avec la DGA. 

La signature d’un accord de partenariat donnera accès 

comme membre de droit au club des partenaires 

académiques de la recherche défense (voir §5). 

Les relations avec les universités devront aussi 

permettre de développer les partenariats avec les 

centres de la direction technique pour pouvoir avoir 

recours aux compétences et expertises extérieures 

à la DGA, nécessaires au maintien d’une capacité 

technique pour la préparation et le développement 

des futurs systèmes de défense. Ces partenariats 

devront aussi permettre d’adosser ces centres sur le 

monde universitaire. 

Concernant les réseaux thématiques de recherche 

avancée (RTRA), qui rassemblent les compétences 

de haut niveau dans un domaine identifié, une première 

expérience a été menée avec le réseau Digiteo. 

Elle a permis de soutenir des projets scientifiques 

autour de l’accueil de post-doctorants en 

partenariat avec le réseau. La DGA reste cependant 

attentive au positionnement futur de ces structures 

dans le contexte de montée en puissance des initiatives 

d’excellence, des laboratoires d’excellence 

et autres structures mis en place dans le cadre des 

Investissements d’avenir. 

3.7 Organismes sous tutelle: ONERA, ISL, 

Ecoles 

La DGA assure la tutelle de deux organismes de recherche 

reconnus au niveau international, l’Office 

national d’études et de recherches aérospatiales 

(ONERA) et l’Institut franco-allemand de Saint-Louis 

(ISL). La DGA conduit une réflexion avec ces organismes 

afin de renforcer leur contribution à la mise 

en œuvre de la politique scientifique de la Défense. 

Les travaux de l’ONERA sont destinés à servir la 

compétitivité et l’innovation de l’industrie aéronautique, 

spatiale et de défense. Ils débouchent sur des 

codes de calcul, des méthodes, des outils, des technologies, 

des matériaux… Les atouts de l’ONERA, 

son excellence scientifique pluridisciplinaire, ses 

capacités à détecter les ruptures technologiques et à 

réaliser des démonstrateurs innovants, sa connaissance 

du besoin défense et ses liens avec l’industrie 

de défense en font un interlocuteur privilégié de la 

DGA. 

Les travaux de l’ISL sont destinés à l’innovation 

et à la réalisation de démonstrateurs au profit des 

secteurs de la défense, de la sécurité et de la lutte 

contre le terrorisme. L’ISL couvre ainsi de nombreuses 

compétences, en particulier l’acoustique, 

la protection et l’environnement du combattant, la 

détonique, l’aérodynamique et la mécanique du vol, 

la balistique de projectiles, l’optronique, les sources 

lasers et l’interaction laser-matière, l’imagerie active 

et les micro-ondes de forte puissance, notamment 

pour la lutte et le démantèlement des engins explosif 

improvisés, l’électronique de puissance et la perforation, 

avec en particulier le canon électrique. 

La DGA assure la tutelle de quatre écoles : École 

Polytechnique, ENSTA ParisTech, ISAE et ENSTA 

Bretagne (ex ENSIETA). Ces écoles rassemblent un 

potentiel de recherche significatif, portent des axes 

de recherche de visibilité nationale, européenne et 

internationale, et participent aux réseaux et structures 

fédératives comme les pôles de compétitivité 

ou les PRES. C’est pourquoi la DGA soutient des recherches 

dans les laboratoires de ces écoles par le 

biais de conventions de recherche (1,7 M€ en 2009, 

2 M€ en 2010) relevant principalement de la R&T de 

base. Un grand séminaire de présentation à la DGA 

des résultats est organisé régulièrement. Le dernier 

a eu lieu le 8 octobre 2009. 

Tableau 1 : Financement des écoles 

sous tutelle 

École 

Polytechnique (X) 

ENSTA Bretagne 

ISAE 

ENSTA ParisTech 

4. RÉGIONS 

Montant 

2009- 2010 

565 k€ 

414 k€ 

446 k€ 

275 k€ 

Nombre de 

projets soutenus 

en 2009-2010 

Des négociations sont engagées avec certains 

Conseils Régionaux pour développer des actions 

scientifiques en partenariat, sur la base de mutualisations 

de moyens. Deux axes sont explorés : le cofinancement 

de projets de recherche et celui de doctorants 

et de post-doctorants. Le cofinancement de 

doctorants est le premier à avoir été mis en place depuis 

2008. Il a démarré avec la Région Alsace et s’est 

amplifié en 2009 avec la Région Nord Pas de Calais 

et la région Midi-Pyrénées. En 2010 le phénomène 

s’est accentué avec l’implication d’autres Régions. 

Un accord a par ailleurs été conclu en 2010 avec la 

Région Aquitaine. Son objectif s’étend au delà des 

enjeux de recherche et d’innovation, permettant 

de créer les conditions favorables à la compétitivité 

et au développement de l’industrie intervenant 

sur les marchés civils et de défense en Aquitaine, 

de contribuer au maintien et au développement de 

compétences en cohérence avec les besoins de la 

défense, de favoriser l’accès des PME aux marchés 

de la défense, notamment par l’innovation, et enfin 

de contribuer à renforcer les pôles d’excellence de 

recherche de l’Aquitaine. 

6 

8 

10 

6 


5. UN NOUVEAU MODE DE 

PARTENARIAT : LA PARTICIPATION 

AU CLUB DES PARTENAIRES 

ACADÉMIQUES DE LA RECHERCHE 

DÉFENSE 

La DGA souhaite s’appuyer sur une recherche fondamentale 

de qualité pour la préparation des futurs 

systèmes de défense et de sécurité. Elle considère 

que la recherche publique civile, et notamment celle 

qui est effectuée dans les laboratoires des PRES, 

universités et écoles peut apporter des solutions à 

des problèmes technologiques et scientifiques prioritaires 

pour la Défense ou créer des opportunités 

scientifiques et technologiques utiles pour les futurs 

systèmes de défense. Enfin elle considère comme 

important de maintenir et de développer les compétences 

de la DGA dans les filières scientifiques et 

technologiques utiles à la Défense. 

C’est pourquoi la DGA souhaite mettre en place des 

accords de partenariat avec les pôles de recherche 

et d’enseignement supérieur, les universités ou les 

écoles qui souhaitent s’impliquer dans leur politique 

de recherche et de formation dans des problématiques 

scientifiques d’intérêt pour la Défense. 

Le partenariat ainsi établi a pour objet de développer 

et d’amplifier les coopérations scientifiques et 

technologiques entre la DGA et le PRES, l’université 

ou l’école. L’objectif est de renforcer ces collaborations 

dans le cadre d’un partenariat dans la durée 

facilitant le dialogue, l’échange scientifique ou de 

personnels, l’expertise ou le montage de projets 

communs et leur suivi, l’orientation de formations 

des universités vers les compétences scientifiques 

intéressant la DGA. Par ailleurs, ce partenariat doit 

permettre d’avoir une vision consolidée commune 

de ces collaborations et d’en mesurer l’impact. 

Le club des partenaires académiques de la recherche 

défense devrait donc être composé de l’ensemble 

des partenaires académiques avec lesquels 

la DGA aura signé des accords généraux de coopération 

scientifique. Ces accords seraient basés sur 

un modèle type applicable à tous les partenaires. Ce 

club n’aura pas de personnalité morale et aucune 

cotisation d’adhésion ne sera exigée. 

L’animation du club sera assurée par la DGA et il se 

réunira au moins une fois par an à l’initiative de la DGA. 

Le club sera chargé : 

● de partager la prospective scientifique de manière 

à préparer les orientations scientifiques futures de 

la DGA ; 

● de définir les orientations scientifiques qui soustendent 

la coopération entre la DGA et ses partenaires 

; 

● d’animer des échanges scientifiques ciblés par domaine 

scientifique (sous-groupes thématiques) ; 

● de déterminer des thématiques de coopération 

pour l’établissement de projets communs (cofinancés) 

; 

● d’approuver la liste des actions qui seront engagées 

dans le cadre de la coopération avec les partenaires 

; 

● de donner des orientations en matière de formation 

mutuelle ou d’accueil de personnels ; 

● de faire le bilan annuel de l’investissement de 

chacun dans la coopération ; 

● de faire le bilan des accords à leur terme et de préparer 

éventuellement leur renouvellement. 

La participation au Club entraînera les droits et obligations 

suivants : 

● affichage par le membre du club de son implication 

dans celui-ci et de sa volonté de travailler avec le 

ministère de la Défense (communication interne 

ou externe, par voie de presse ou d’internet) ; 

● implication dans l’élaboration de la politique 

scientifique de la DGA (consultation des partenaires 

pour l’élaboration du document de politique 

et objectifs scientifiques) ; 

● échange de prospective scientifique : notamment 

accès pour les partenaires aux travaux de prospective 

scientifique soutenus par la DGA ; 

● participations à des groupes de réflexions stratégiques, 

à des groupes de prospective et de veille 

ou à des instances d’évaluation ; la participation 

aux groupes se concrétisera par l’implication de 

chercheurs de haut niveau dans ces groupes et 

dans la rédaction des rapports de prospective issus 

de ce travail et diffusés par la Défense. 

● sur thématique conjointement établie entre un 

partenaire et la DGA : 

- identification des équipes du partenaire les plus 

aptes à apporter des solutions scientifiques aux 

problèmes soulevés par la DGA ; 

- affectation de manière prioritaire de moyens de 

soutien à la recherche (allocations de thèse, de 

post-doc, de stage études et recherches à l’étranger, 

thèses CIFRE-Défense, notamment en adossement 

d’un projet de recherche soutenu par la 

défense, …) ; 

● mise en relation possible avec les industriels de 

la défense pour la valorisation des résultats des 

travaux financés ; 

● fourniture par les partenaires d’expertises scientifiques 

sur des projets de recherche à la demande 

de la DGA ; 

● mise en place éventuelle concertée de masters et 

mastères spécialisés sur des sujets d’intérêt défense 

(avec le cas échéant l’implication de personnels 

DGA dans ces masters) ; 

● promotion de l’accueil de personnels de la DGA dans 

les équipes de recherche du partenaire et de personnels 

du partenaire dans les services de la DGA. ■ 


elations 

Relations avec l’industrie 

et coopérations extérieures 

Gilles Brault 

Partenariats industrie & international 

1. RELATIONS AVEC L’INDUSTRIE 

Une politique de défense autonome ne peut se 

concevoir sans Base Industrielle et Technologique 

de Défense (BITD) forte. Concernant les capacités 

de recherche et développement, l’autonomie doit 

être compétitive et se situer à l’échelle européenne 

à l’exception de certains domaines ciblés de souveraineté. 

Ces capacités de recherche et développement 

s’appuient largement sur la capacité d’innovation 

des entreprises : PME technologiques et grands 

maîtres d’œuvres industriels. 

Les technologies de bas TRL, majoritairement 

duales, en forte synergie avec la recherche civile, 

contribuent à consolider la BITD. Ces technologies 

préparent surtout le besoin long terme des futurs 

programmes d’armement. Les PME innovantes 

constituent un des maillons essentiels de notre 

BITD, grâce à leur dynamisme, à leur réactivité et à 

leur capacité d’innovation. 

Il est aussi primordial de maintenir des liens privilégiés 

avec les maîtres d’œuvre industriels de nos 

futurs programmes et opérations d’armement. Ces 

industriels seront amenés à choisir les solutions 

technologiques lors des phases de développement 

de ces futurs systèmes d’armes. 

Pour créer ces liens, la DGA dispose de dispositifs 

d’appuis diversifiés à l’innovation. 

Certains lui sont propres, comme l’ancien dispositif 

Recherche exploratoire et innovation (REI) 

décrit par ailleurs dans ce document, ou celui des 

programmes d’études amont pour la recherche finalisée. 

D’autres résultent de son implication dans 

des cadres non strictement militaires, comme son 

implication dans la politique interministérielle des 

pôles de compétitivité ou son partenariat avec 

OSEO-Innovation mais aussi au travers des nouveaux 

dispositifs : 

● RAPID lancé par la DGA en concertation avec la 

DGCIS (Direction Générale de la Compétitivité, de 

l’Industrie et des Services sous l’autorité du ministre 

de l’Économie, de l’Industrie et de l’Emploi), 

en mai 2009 ; 

● ASTRID initialisé avec l’ANR. 

1.1 Relations avec les PME 

Ce dispositif RAPID qui sera développé plus loin 

dans ce document est le nouvel outil d’application de 

la politique DGA de soutien à l’innovation des PME 

innovantes. L’objectif est de subventionner des PME 

indépendantes de moins de 250 personnes présentant 

des projets innovants et à applications duales. 

La DGA évalue techniquement l’ensemble des projets, 

vérifie l’intérêt défense en particulier vis-à-vis 

des documents de politique de recherche de défense 

(POS et PS R&T) et suit les projets conventionnés au 

préalable par la DGCIS. 

Cet effort sera poursuivi les deux années prochaines 

avec un élargissement de ce type de soutien à l’innovation 

au profit des entreprise de taille intermédiaires 

(de 250 à 2000 personnes) dans le strict respect 

des réglementations européennes. 

Pour donner toute la visibilité aux PME sur ses nombreux 

dispositifs d’appuis, la DGA organise chaque 

année, sur une journée, des « Ateliers R&T de la 

DGA ». Cette journée permet de préciser les besoins 

technologiques de la Défense, les orientations retenues 

et les opportunités de marchés de R&T qui en 

découlent à court terme. La deuxième de ces rencontres 

s’est tenue le 4 novembre 2009, orientée sur 

le nouveau dispositif RAPID. Elle complète la journée 

annuelle de « rencontre DGA recherche et innovation 

» ouverte à toute PME porteuse d’innovation. 

1.2 Groupe de travail DGA-CIDEF-GIFAS 

Un lien privilégié doit être maintenu avec les grands 

groupes industriels qui décideront du choix sur les 

solutions technologiques de nos futurs programmes 

d’armement. On retrouve ces industriels dans les 

structures CIDEF (Conseil des Industries de Défense) 

et GIFAS (Groupement des Industries Françaises 

Aéronautiques et Spatiales). 

Un groupe de travail « ruptures technologiques » 

existe ainsi depuis 2004 entre le CIDEF/GIFAS et la 

DGA et vise à : 

● identifier les limites des filières technologiques actuelles 

; 

● assurer une veille sur les technologies émergentes 

; 


● analyser les potentialités de rupture et leurs 

conséquences sur les performances, les coûts et 

concepts d’emploi des équipements ; 

● définir des feuilles de route technologiques et 

identifier les filières industrielles accessibles ou 

spécifiques concernées. 

Ce groupe se réunit deux fois par an et met régulièrement 

à jour une liste de technologies (une 

quarantaine) émergentes ou de rupture. La DGA 

donne son avis sur l’intérêt défense, sur les soutiens 

en cours et les perspectives aux niveaux national 

et international. Compte tenu de la dualité 

de certaines de ces technologies, le CIDEF rencontre 

aussi l’ANR pour connaître son avis. Ces échanges 

seront poursuivis, ils permettent aussi de préparer 

nos programmes en coopération internationale. On 

peut citer notamment le travail du groupe et la prise 

en compte de certaines de ces technologies dans 

les thématiques du programme ICET (Innovative 

Concept and Emerging Technologies) : les métamatériaux, 

les lasers TeraHertz, le contrôle santé des 

structures… 

1.3 Les pôles de compétitivité 

Il existe en France plus de 70 pôles de compétitivité 

dont 12 à vocation mondiale, qui représentent 

de l’ordre de 50 % des aides aux pôles, (allouées par 

l’ANR). La DGA est chef de file de 9 pôles et associée 

sur d’autres avec la DGCIS. La recherche peut 

par ce biais être valorisée jusqu’à des niveaux de 

maturité de l’ordre de 7, en créant des liens privilégiés 

entre les grands groupes industriels et les PME 

innovantes. 

La DGA est le deuxième contributeur financier au 

fond unique interministériel (FUI) de soutien aux 

projets de R&T (2 appels par an) et participe à l’élaboration 

de la politique générale des pôles de compétitivité. 

Elle contribue également à leur réussite 

par l’implication de ses experts dans l’évaluation interministérielle 

des dossiers, participe à la décision 

collégiale de leur accorder un financement et contribue 

ensuite à leur suivi technique et contractuel. 

La DGA va poursuivre son implication dans les 

pôles de compétitivité, qui sont des outils de développement 

des technologies duales et de renforcement 

des PME innovantes à travers les collaborations 

qu’elles nouent avec les grands groupes et les 

laboratoires. Ils offrent à la Défense un important 

effet de levier financier sur la recherche et l’innovation 

à caractère dual et se révèlent en outre un excellent 

outil de veille technologique et industrielle. 

2. COOPÉRATIONS EXTÉRIEURES 

2.1 Une démarche ouverte sur l’Europe 

L’Europe est la priorité de la politique de coopération 

pour la recherche de défense. Concernant la 

recherche de base (jusqu’au TRL 4), le programme 

ICET (Innovative Concepts & Emerging Technologies) 

lancé par l’AED (trois appels à projets) est un succès : 

11 nations participantes, 670 candidats potentiels et 

56 projets déposés (après les deux premiers appels). 

Ce programme favorise l’innovation avant tout et il 

permet d’élargir le champ d’investigation d’excellence 

au niveau européen. Cette coopération pourrait être 

utilement poursuivie par la mise en place d’un programme 

ICET2 à partir de 2012 sur la base des besoins 

nationaux privilégiant les priorités du POS 2010. 

Bilan FUI depuis 2006 : AAP de 1 à 9 

Capteurs 

et Navigation 

Architecture 

Systèmes C3 

Répartition en nombre de projets 

par pôle technique ou domaine scientifique 

Architecture 

Systèmes 

Aéronautiques 

MRIS 

Architecture des 

Systèmes Navales 

Sécurité 

des Systèmes 

Système et de l’Information 

de Systèmes 

MC “matériaux” 

Télécommunications 

MC “composants” 


Indépendamment de l’AED, la coopération entre la 

France et le Royaume-Uni est un axe fort pour les 

prioritées du POS 2010, conformément à la volonté 

des autorités politiques des deux nations. 

La DGA est aussi impliquée dans le 7 ème PCRD par 

le biais du volet « sécurité ». La forte cohérence des 

programmes nationaux et internationaux de ce programme 

sécurité permet un retour sur investissement 

optimisé, profitant notamment à notre BITD. 

Cette expérience doit être transposable à d’autres 

configurations du programme de coopération du 

PCRD : les Technologies de l’Information et de la 

Communication (TIC), les biotechnologies, l’énergie, 

les transports, les nano-productions et l’environnement. 

L’initiative européenne « EUROSTARS » financée 

conjointement par le PCRD et Euréka (400 M€ 

d’aides publiques sur 6 ans) est dédiée spécifiquement 

aux PME innovantes. Il est également important 

de suivre le déroulement des différents appels à 

projets jusqu’en 2013. 

La Défense se doit aussi de capitaliser les résultats 

issus des recherches de nature duale du PCRD. 

2.2 International (hors Europe) 

Avec les autres nations, les perspectives de coopération 

doivent se limiter à des créneaux spécifiques 

où ces nations positionnent un très bon potentiel 

technologique : Corée (nanotechnologies), Canada 

(lasers femto-secondes), Israël (blindages), Japon 

(nanotubes de carbone, robotique), Singapour (nanotubes 

de carbone)... 

Ce type de coopération peut de plus contribuer à la 

politique d’exportation de notre pays tout en restant 

d’un haut niveau technique et scientifique (coopération 

en cours avec Singapour). Ces coopérations 

sont d’autant plus faciles que le niveau de TRL est 

bas (les technologies sont loin du marché des produits, 

la situation est pré-concurrentielle). 

La DGA analysera des pistes de coopérations possibles 

avec les pays du golfe (EAU et Koweit par 

exemple) qui ont une volonté à développer des capacités 

technologies domestiques. 

La DGA enfin poursuivra ses analyses de veille 

technique sur les pays émergents BRIC (Brésil, Russie, 

Inde et Chine), en premier lieu, la Chine et l’Inde. 

Elle s’appuiera, en particulier, sur les travaux menés 

par le MESR dans le cadre du groupe de concertation 

« international ». 

L’atelier du 7 décembre 2009 sur la thématique « 

NATO Hard Problems and Emerging/Disruptive Technologies 

» a permis de lister un ensemble de technologies 

émergeantes ou de rupture. La suite de cette 

analyse devrait permettre d’identifier des coopérations 

OTAN sur certaines de ces technologies. Notre 

participation à ces activités est à poursuivre dans 

le cadre du RTO (Research and Technology Organization). 

On peut citer deux exemples de coopérations fructueuses, 

en cours : l’une avec le Canada sur les lasers 

Femto seconde pour les applications de contremesures 

optroniques, l’autre avec Singapour sur les 

nanotubes de carbone pour la réalisation de nanoantennes. 

■ 


ientations 

Orientations scientifiques 

Partie II 

L 

es 

orientations scientifiques du POS sont en 

général issues de préoccupations déjà bien 

identifiées de la DGA, notamment à travers le PP30, 

mais elles concernent aussi des thèmes nouveaux 

dont l’intérêt pour la Défense est à confirmer. Les 

horizons d’application peuvent être ouverts au-delà 

de 2020, ou répondre au besoin plus proche d’une 

capacité technologique et à l’accompagnement 

scientifique des PEA qui y contribuent. L’importance 

pour la DGA d’une thématique scientifique peut relever 

de quatre types d’enjeux : 

● la thématique, issue d’un besoin capacitaire, opérationnel 

ou technologique, est déjà identifiée 

comme prioritaire, voire critique, pour la Défense. 

Ce besoin est alors explicité dans un document 

d’orientation( 6 ) et intégré en entrée du POS. Dans 

ce cas, l’objectif du POS est de résoudre les questions 

et les défis scientifiques et technologiques 

posés par cette thématique ; 

● la thématique fait l’objet d’un bouillonnement au 

sein de la communauté scientifique et est susceptible 

d’offrir de fortes potentialités de rupture. Le 

soutien de la Défense vise dans ce cas, en synergie 

avec les acteurs de la recherche civile à évaluer 

les potentialités et l’intérêt pour la Défense du 

sujet. L’investissement financier doit être gradué 

et axé sur la préparation éventuelle d’un plan de 

R&T plus important ; 

● la thématique est naissante et détectée à partir de 

signaux faibles. Le soutien de la Défense consiste 

à offrir des opportunités de développement pour 

porter le sujet jusqu’à un niveau de maturité et 

de notoriété supérieures, suffisant pour que les 

mécanismes de gestion de la recherche par pro- 

jet puissent s’enclencher, en synergie avec soit la 

recherche civile, soit les industriels d’armement 

en fonction du niveau de spécificité Défense du 

sujet ; 

● le soutien au maintien de la base scientifique, en 

particulier dans les domaines identifiés comme 

stratégiques, ou relevant d’une mission régalienne. 

L’excellence des laboratoires académiques, 

industriels ou des établissements de défense 

concernés est alors requise. L’insertion dans ces 

équipes de chercheurs de renommée sensibilisés 

aux problématiques de défense entre dans cette 

catégorie d’enjeux. 

Les orientations présentées ne constituent pas un 

catalogue fermé. Au contraire, le POS est un document 

ouvert et évolutif. Ainsi, les domaines scientifiques 

ont évolué dans leur nombre, leur désignation 

et leur périmètre depuis l’édition précédente. 

Par ailleurs, la DGA n’exclut pas de soutenir des 

propositions de recherche sur des sujets issus de la 

communauté scientifique, complémentaires de ceux 

évoqués dans ce document. 

Les orientations du POS ne préjugent pas non plus 

d’un soutien systématique de la DGA à tous les projets 

qui en relèvent. Avant tout soutien financier, 

une étude au cas par cas est réalisée afin de vérifier 

l’apport du projet aux besoins de défense et sa complémentarité 

par rapport aux actions existantes. 

Chacun des domaines scientifiques identifie 

quelques thématiques prioritaires sur lesquelles la 

DGA souhaite apporter une inflexion particulière 

dans les deux années à venir. ■ 

( 6 ) Document d’orientation des études amont, Plan prospectif à 30 ans (PP30), Plan stratégique R&T, Feuilles de route 

de projets fédérateurs de base technologique 


Domaine 1 

Ingénierie 

de l’information et robotique 

Eva Crück 

Responsable 

adjoint du domaine 

scientifique 

Jacques Blanc-Talon 

Responsable du 

domaine scientifique 

(jusqu’à fin 2010) 

Thèmes 

• Communications 

Traitement d’antenne, traitement du signal, radio logicielle, réseaux, sécurité informatique, protection 

de l’information, réseaux de capteurs. 

• Traitement et exploitation de l’information 

Nouvelles modalités d’imagerie, analyse d’images, traitement de la vidéo, traitement du langage et des 

documents écrits, évaluation des traitements, traitement d’information pour la sécurité globale, architectures 

de calcul hautes performances. 

• Systèmes complexes 

Systèmes de systèmes, systèmes complexes à logiciel prépondérant, systèmes embarqués, systèmes 

distribués, vérification des systèmes, sûreté des langages de programmation. 

• Commande de systèmes et des robots 

Planification et allocation, commande, robotique, systèmes cyberphysiques, calcul autonomique. 

Priorités 2011-2012 

• Systèmes HEtérogènes Communicants (SHEC). 

• INFormation compLEXE (INFLEX). 

Véronique Serfaty 

Responsable 

du domaine 

scientifique 

L 

’ingénierie de l’information s’intéresse à toutes 

les sciences et techniques qui contribuent à 

comprendre, traiter et transmettre l’information 

(STIC). Un très large pan de la robotique relève des 

mêmes thématiques scientifiques. Ce sont ces techniques 

qui sont couvertes par le volet «Robotique » 

du domaine « Ingénierie de l’Information et Robotique 

» (I2R). 

ENJEUX SCIENTIFIQUES 

POUR LA DÉFENSE ET LA SÉCURITÉ 

Le domaine I2R est transverse à l’ensemble des 

autres domaines scientifiques dans la mesure où le 

traitement de l’information numérique est devenu 

omniprésent dans les systèmes technologiques de 

pointe. Bon nombre de tâches parfois complexes, 

réalisées jusqu’à récemment par des systèmes physiques, 

sont aujourd’hui effectuées par des codes 

de traitement, et font même souvent l’objet d’implantations 

matérielles sur des calculateurs embarqués. 

Une implication de ce succès est que les 

mathématiques discrètes associées d’une part, et 

les méthodes d’ingénierie du domaine d’autre part, 

se sont infiltrées dans l’ensemble des sciences de 

l’ingénieur et inspirent le fond ou la forme d’ap- 

proches scientifiques (expérimentation in silico), de 

méthodes de conception des systèmes (approches 

orientées objets) voire d’approches mathématiques 

(méthodes statistiques). Le domaine effectue donc, 

à différentes échelles d’abstraction et d’application, 

une sorte de percolation dans les autres domaines. 

Avec comme bras armé l’informatique, le traitement 

numérique de l’information présente les avantages 

de la facilité d’implantation, de l’évolutivité et d’une 

grande généralité (sans aller jusqu’à la totipotence) 

des matériels pour finalement aboutir à une diminution 

des coûts de réalisation, avantages qui se 

concrétisent à un plus haut niveau par la mise en 

réseau des systèmes. A l’inverse, parmi les aspects 

négatifs les plus contraignants, se trouvent ceux 

de la complexité mal maîtrisée des systèmes informatiques 

et de leur vitesse d’obsolescence. Ces 

deux inconvénients représentent des défis technologiques 

énormes : comment s’assurer de la sûreté 

de fonctionnement des grands programmes et comment 

rendre l’informatique suffisamment indépendante 

de son implantation matérielle ? Ce dernier 

point a comme paramètre important le cycle de l’innovation 

très court des technologies de l’information 

et de la communication. Ainsi, la dualité entre 

l’innovation civile et celle de Défense en matière de 

TIC n’est qu’une facette d’un contexte scientifique et 


technologique plus général dans lequel la Défense 

affiche un cycle d’innovation 5 à 10 fois plus long 

que celui des domaines civils. 

Par ailleurs, la Défense propose à ces technologies 

une richesse de contextes d’emploi inégalée avec 

des exigences sévères et parfois antagonistes qui 

prises ensemble la démarquent du domaine civil. 

Ces exigences de précision et de robustesse face 

aux conditions d’emploi, de réactivité en milieu libre 

et hostile, d’adaptabilité – voire d’évolutivité, flirtant 

avec l’autonomie – face aux changements de 

situation, et enfin de rapidité d’exécution sur des 

équipements embarqués engendrent des enjeux 

scientifiques importants. La recherche civile et la 

recherche de Défense en matière de STIC ont donc 

des complémentarités importantes depuis l’ingénierie 

jusqu’à la recherche de base. 

Un défi supplémentaire pour les applications de Défense 

est aussi de concevoir des systèmes optimisés 

qui mettent en jeu des technologies devant rester 

opérationnelles sous des conditions de fonctionnement 

très variables – à l’opposé des systèmes civils 

qui opèrent sous des conditions en principe maîtrisées. 

Ce point est particulièrement sensible pour les 

applications de robotique quel que soit le milieu – 

terrestre, aérien, naval ou spatial. 

Enfin, le développement des STIC dans le domaine 

civil, pourtant perçu comme une opportunité économique 

et sociétale( 7 ), soulève des problèmes de 

sécurité et de Défense. D’un côté il crée des dépendances 

; de l’autre il met des outils numériques 

puissants à la portée d’adversaires potentiels. La 

fragilité et la vulnérabilité des infrastructures et des 

équipements deviennent des enjeux majeurs. 

Le caractère transverse du domaine I2R apparaît 

dans la carte des nombreux métiers de la DGA 

concernés, principalement les métiers « Télécommu- 

Figure 1.1 : Schéma du découpage thématique du domaine I2R 

Monde de l’information 

(numérique) 

Thème 2 : 

Traitement et exploitation 

de l’information 

Utilisateurs de l’information ou du système 

qui agit sur le monde physique 

Perception 

Thème 3 : 

Systèmes complexes 

Thème 1 : 

Communications 

Thème 4 : 

Commande des systèmes 

et des robots 

Action 

nications », « Sécurité des systèmes d’information », 

« Guerre électronique », « Détection électromagnétique 

», « Optronique », « Guidage et navigation », 

« Méthodes, outils, simulation », « Systèmes de 

combat terrestres », « Systèmes d’information opérationnels 

» et « Espace, observation, renseignement 

et systèmes de drones ». Il est donc normal 

que cette transversalité se retrouve au niveau des 

applications. Cela se perçoit naturellement dans la 

littérature liée à la recherche de Défense, aussi bien 

en France que chez les autres grands acteurs internationaux 

(USA, Angleterre, Allemagne …). 

ORIENTATIONS SCIENTIFIQUES 

Le type de traitement subi par l’information dépend 

naturellement de la façon dont elle est quantifiée 

mais aussi de la finalité du système de traitement. 

Dans la perspective de la recherche de Défense, 

c’est bien la finalité qui définit les orientations scientifiques. 

On distingue : 

● une finalité de communication : on veut qu’un récepteur 

reçoive la totalité de l’information disponible 

au niveau d’un émetteur ; 

● une finalité d’exploitation : on veut extraire des 

caractéristiques utiles de l’information. On peut 

aussi effectuer une transformation d’un espace de 

représentation ou d’un niveau d’abstraction vers 

un autre ; 

● une finalité de commande : on veut produire une 

structure d’information dont les caractéristiques 

auront des effets sur le monde physique (par l’action 

d’effecteurs). 

Cette notion de finalité est cependant relative aux 

frontières du système que l’on considère pour une 

problématique donnée. On peut aussi s’intéresser à 

la globalité d’un système dans sa 

complexité ; la finalité est alors de 

maîtriser cette complexité. 

Ces quatre mots clés (communication, 

exploitation, commande 

et complexité) définissent le découpage 

thématique du domaine 

I2R schématisé ci-contre. On notera 

que certains sujets peuvent 

être traités suivant plusieurs axes 

relevant de thèmes différents. 

Ainsi, les réseaux informatiques 

relèvent-ils de la communication 

(thème 1) si l’on s’intéresse à la 

sécurité, mais concernent également 

les réseaux de capteurs 

(thème 2) et la commande distribuée 

(thème 4). 

Domaine 1 

( 7 ) Voir la SNRI. 

Monde physique 

1. COMMUNICATIONS 

Dans le principe, le thème des 

communications regroupe l’ensemble 

des techniques permettant 


Domaine 1 

de connecter des systèmes distants, indépendamment 

de la nature des informations transportées 

(voix, vidéo, données) et de celle des média utilisés 

(réseau filaire ou optique, hertzien, canal satellite, 

liaison sous-marine). Dans la réalité, il est évident 

que les techniques invoquées peuvent être extrêmement 

différentes. Toutefois, elles affichent en matière 

de Défense des exigences et des contraintes 

partagées : exigences par exemple de débit, compatibilité 

entre différents formats, robustesse face 

aux agressions volontaires ou non ; contraintes de 

discrétion, durée d’acheminement par tous temps et 

gestion intelligente de l’énergie, pour n’en citer que 

quelques unes. 

Bon nombre de points durs qui intéressent la Défense 

ont toutefois à voir avec les transmissions 

hertziennes : il s’agit d’abord du traitement et de 

l’intégration d’antennes, qu’on peut étendre au problème 

de la coopération entre capteurs ; on s’intéressera 

également aux nouvelles formes d’onde pour 

la radio-logicielle et à la radio cognitive, notamment 

pour le problème de gestion des fréquences. 

Le traitement du signal intervient notamment pour 

la modélisation du canal de transmission, avec 

comme réponses par exemple les techniques (FMT) 

qui permettent de compenser les chutes de propagation, 

et plus généralement les codages qui permettent 

de s’y adapter. Les avancées technologiques en 

matière de transmission induisent également des 

enjeux scientifiques, comme le développement de 

systèmes antennaires (MIMO, SIMO, antennes actives, 

etc.), la réduction des bandes spectrales et le 

partage des fréquences. Au-delà du traitement du 

signal, les mathématiques discrètes (notamment 

la combinatoire, la théorie des codes détecteurs et 

correcteurs d’erreurs) permettent de répondre aux 

questions portant sur l’intégrité des signaux transmis. 

En matière de réseaux tactiques, les besoins Défense 

se caractérisent par l’emploi de technologies 

de transmission radio sous des contraintes de mobilité 

et de flexibilité propres aux opérations militaires. 

En particulier, l’absence d’infrastructure fixe de télécommunication 

et l’évolution vers l’interconnexion 

des différents éléments du théâtre d’opération (en 

vue de leur exploitation, de leur mise à jour, etc.) engendrent 

des exigences d’interopérabilité qui s’ajoutent 

aux problématiques spécifiques au système de 

télécommunication (qualité de service, temps de 

latence, bande passante, routage et contraintes de 

mobilité) : ce besoin d’interopérabilité prend une 

importance accrue et requiert le développement de 

concepts, de langages et d’outils nouveaux. 

En-dehors des aspects opérationnels, des enjeux 

scientifiques importants concernent les problèmes 

de sécurité, qui vont aujourd’hui bien au-delà de 

l’utilisation du chiffrement : pour ne citer qu’un 

exemple, la « radio logicielle » a pour but de regrouper 

au sein d’un même poste des transmissions de 

voix et de données à divers niveaux de confidentialité 

; cela induit des problèmes de sécurité complexes 

désignés par le terme « multi-niveau ». Pour 

répondre à ces problèmes, il sera nécessaire de 

disposer de nouvelles approches en sécurité informatique 

et en cryptographie, comme par exemple 

l’utilisation de nouveaux systèmes de chiffrement à 

clef publique homéomorphes. Un autre aspect, plus 

technologique, est de disposer de systèmes de chiffrement 

à haut débit et faible consommation au sein 

de ces nouvelles radios. 

Le thème des réseaux de capteurs est particulièrement 

intéressant pour la Défense. Ensembles de 

capteurs et d’effecteurs immergés dans l’environnement 

et qui assurent la transmission de données 

numérisées vers un système d’information, 

ils soulèvent des problèmes de gestion de l’énergie, 

de délai et de fiabilité de transmission, de reconfigurabilité, 

en plus de l’exploitation intrinsèque des 

données qu’ils recueillent. Les enjeux scientifiques 

concernent les couches basses entre l’acquisition 

et la transmission, les techniques de partage des 

ressources, le codage réseau, les approches MIMO 

virtuel et la problématique de la localisation et du 

routage. 

2. TRAITEMENT DE L’INFORMATION 

Ce thème décline toutes les techniques permettant 

d’une part d’améliorer la qualité de l’information (en 

réduisant l’effet du bruit, par exemple), et d’autre 

part de l’abstraire (par exemple en transformant des 

mesures télémétriques en carte d’évitement) et d’en 

manipuler les abstractions. 

Les applications Défense sont légion mais visent 

toutes à conférer à un combattant ou à un poste de 

commandement, voire à un système (robot, système 

d’arme, etc.), une certaine supériorité : celle de voir, 

de savoir ou de connaître. Là encore, elles se démarquent 

des applications civiles similaires par des 

exigences liées à l’excellence. Lorsqu’il s’agit de voir, 

on veut par exemple procurer à un combattant la vision 

par tous les temps, en utilisant tous les modes 

disponibles (le visible, l’infra-rouge, l’intensification 

de lumière, l’imagerie active, la vibrométrie) séparément 

ou ensemble (par des techniques de fusion de 

données). Il doit également savoir quels sont les éléments 

en présence sur le théâtre des opérations en 

utilisant des moyens d’acquisition perfectionnés : 

multispectral, hyperspectral, radar (MTI, SAR, THR, 

multistatique, ISAR2D), sonar, réseaux de capteurs 

… et en disposant de moyens de représentation de 

l’information adéquats (fusion multi-modale, reconstruction 

3D, … avec une réactivité optimale). 

Evidemment le traitement des données de chaque 

moyen d’acquisition doit être décliné pour chaque 

classe d’application particulière avec des exigences 

Défense (détection automatique performante, taux 

de fausse alarme très faible, adaptativité des traitements). 

Enfin, toutes ces informations doivent permettre 

de construire une représentation du théâtre 

d’opérations – en temps réel et avec une mise à jour 

continue, afin d’en donner aux différents acteurs 


une connaissance aussi complète que possible, d’aider 

à la décision et au suivi de la situation tactique. 

Au-delà, il s’agit de fournir des outils de formation 

à ces nouvelles technologies, l’entraînement des 

combattants pouvant devenir un problème en soi 

(domaine HS). 

En outre, les applications Défense concernent également 

le traitement des informations d’origine 

symbolique comme la parole, les documents écrits, 

les bases de données, la fusion de données et des 

images, le web et la prise en compte de l’homme 

dans la boucle (hors la dimension humaine qui relève 

du domaine « Homme et système »). Une interaction 

avec le domaine « Environnement » concerne 

des aspects liés à la géographie numérique comme 

la géolocalisation d’images, et le traitement de l’information 

sémantique pour la géographie. Pour 

toutes ces méthodes de traitement de haut niveau, 

il conviendra de poursuivre l’effort que la Défense 

a soutenu depuis de nombreuses années pour les 

techniques de plus bas niveau sur la problématique 

de l’évaluation objective des résultats, qui induit de 

très importants défis scientifiques. 

Si le traitement d’images visibles ou infra-rouges 

est un domaine étudié depuis plusieurs décennies, 

le traitement des images hyperspectrales, polarimétriques, 

radar, sonar, voit apparaître de nouvelles 

approches prometteuses. Des efforts mathématiques 

importants sont à poursuivre, notamment 

ceux faisant appel aux algèbres multilinéaires, aux 

méthodes stochastiques prenant en compte la géométrie, 

aux méthodes relevant de la géométrie de 

l’information (géométrie différentielle appliquée à 

l’information) ou encore aux nouvelles méthodes 

pour les problèmes inverses. 

Le traitement de la vidéo, rendu possible par des 

puissances de calcul embarquées suffisantes, se 

situe à mi-chemin entre le traitement d’images 

conventionnel et la compréhension de scènes. Les 

problématiques de compression, d’interprétation et 

d’indexation concentrent un nombre important de 

recherches. Pour le premier point, on retiendra les 

extensions aux modèles markoviens associés à des 

techniques d’optimisation, les nouvelles transformations 

redondantes permettant des représentations 

hiérarchiques des séquences compatibles avec 

l’extraction de descripteurs et les problèmes liés aux 

réseaux de capteurs. Concernant l’interprétation, 

on privilégiera des méthodes d’apprentissage incrémental 

et en ligne, associant étroitement actions et 

objets (représentation, apprentissage, reconnaissance) 

pour l’interprétation de scènes dynamiques ; 

on mettra notamment un accent sur les approches 

de détection et estimation conjointes (i.e. comportant 

un cadre de travail unifié). Enfin pour le dernier 

point, les approches nouvelles de reconnaissance et 

d’indexation multimodale seront soutenues, jusqu’à 

des approches permettant la compression et l’archivage 

des vidéos (et des images). 

Les efforts en traitement de la parole et du langage 

porteront sur la généralisation ou l’introduction de 

Photo d’un poinçon 

(1 cm de haut environ) 

qui va être acquis par 

scanner laser. 

Rendu de la surface 

reconstruite par méthode 

d’ensemble de 

niveau. 


reconstruite par 

maillage direct. 


reconstruite par SSM : 

tous les détails sont 

préservés. 

Figure 1.2 : Une méthode de maillage de surface 

(SSM : scale space meshing) à partir d’un 

nuage de points acquis par scanner haute précision 

a été développée. Les surfaces reconstruites 

conservent tous les détails et textures 

de l’objet acquis, en fusionnant les différents 

passages du scanner. Les nuages de points 

comptent jusqu’à 30 millions de points bruts 

que l’on réussit à visualiser sans lissage ni 

altération numérique (thèse DGA avec l’ENS/ 

CMLA). 

nouvelles techniques pour la reconnaissance et le 

suivi de thèmes de parole (notamment en reconnaissance 

multilingue), la reconnaissance de la langue 

et du locuteur, la reconnaissance d’entités spécifiques 

et de thèmes pour la recherche avancée de 

documents audio et textuel, la traduction automatique 

écrite et orale. Concernant l’analyse de documents 

écrits, les recherches doivent viser à étendre 

les bonnes performances des systèmes classiques 

de reconnaissance de caractères dactylographiés à 

la reconnaissance d’écriture manuscrite et de documents 

composites (mixte manuscrit, dactylographié, 

tableaux, etc.) ou dégradés. 

Le traitement d’informations diverses permet 

d’aborder la problématique de la sécurité globale. 

On s’intéressera aux techniques pour la biométrie, à 

l’analyse de comportement de personne et de foule, 

à la détection de changement dans des scènes, à la 

détection d’engins explosifs improvisés (IED), aux 

problèmes soulevés par les identifiants (tags, RFID), 

à la détection de signaux faibles, et pour l’anticipa- 

Domaine 1 


Domaine 1 

tion et l’analyse aux méthodes de simulation pouvant 

contribuer à la problématique de la sécurité 

globale. 

Les puissances de calcul disponibles sur des platesformes 

rendent justement possibles des traitements 

jusque-là réservés aux expérimentations. Dans la 

mesure où cela porte effectivement sur des problèmes 

scientifiques, il convient donc de s’intéresser 

à l’implantation des algorithmes sur des architectures 

multi-cœurs, voire sur des architectures dédiées 

et sur des GPUs. Ces nouveaux aspects peuvent 

se rapprocher de la problématique du calcul 

intensif, pouvant être utilisé dans le traitement de 

masses de données et qui trouve des applications 

dans d’autres domaines scientifiques (« Ondes », 

« Matériaux », « Environnement »). Par ailleurs, on 

soutiendra également des efforts concernant l’informatique 

collaborative à des fins d’extraction du 

renseignement ou de formation. Enfin, la Défense 

retiendra des efforts ciblés concernant l’informatique 

et l’ordinateur quantique, dans une prospective 

à long terme. 

3. SYSTÈMES COMPLEXES 

La notion de système complexe n’est pas la même 

suivant que l’on parle de systèmes naturels ou de 

systèmes artificiels. Pour les applications de Défense, 

on s’intéresse surtout à l’analyse et la définition 

de l’architecture de systèmes complexes artificiels 

principalement de deux types : 

● les systèmes de systèmes (SdS : ensemble de systèmes 

autonomes interconnectés et coordonnés 

pour atteindre une capacité militaire donnée, 

inatteignable par aucun des éléments seul), 

● les systèmes complexes à logiciel prépondérant. 

Les systèmes complexes naturels ou qui connectent 

des éléments naturels et artificiels intéressent 

le domaine I2R pour des travaux impliquant d’autres 

domaines scientifiques, lorsqu’il s’agit d’observer 

les propriétés globales d’un ensemble de constituants 

dans le cadre d’applications issues d’autres 

domaines scientifiques (« Biologie », « Homme et 

système », « Environnement et géosciences », …). 

Les caractéristiques de systèmes complexes naturels, 

telles que l’émergence de propriétés ou l’autoorganisation 

peuvent être souhaitables (ou redoutées) 

pour des systèmes artificiels. Les travaux pour 

comprendre ces phénomènes intéressent donc la 

Défense dans la mesure où ils montreront une nouveauté 

et une généralité suffisantes. 

Pour les systèmes complexes artificiels, la Défense 

est intéressée à soutenir des travaux scientifiques 

qui permettront des avancées en matière d’ingénierie. 

Cela concerne en particulier l’analyse et la 

définition de l’architecture des SdS, des comportements 

des systèmes individuels et de leurs interconnections 

(interfaces). En dehors des efforts technologiques 

importants, les points durs scientifiques 

concernent la définition, la conception, l’évolution et 

la maîtrise de l’obsolescence des éléments des SdS 

utilisés pour la Défense. Les besoins issus des applications 

de Défense sont également concernés par la 

spécification des systèmes complexes à logiciel prépondérant, 

et par la modélisation, la vérification et 

le contrôle des systèmes à tous les niveaux du plus 

proche du matériel au plus algorithmique en passant 

par le middleware. Les besoins concernent en 

particulier la vérification de la validité (au sens de 

l’adéquation au besoin et de la sûreté de fonctionnement) 

en continu depuis les premières phases de 

conception ou de définition du système ou du SdS. 

Les méthodes informatiques pour parvenir à ces 

fins sont multiples. Malgré des avancées récentes, 

la Défense reste intéressée à soutenir des recherches 

au meilleur niveau de l’état de l’art en ce 

qui concerne l’étude des systèmes distribués pour 

les aspects touchant à la flexibilité logicielle, à la reconfigurabilité 

et à l’interopérabilité. Des points très 

importants sont ceux de la résilience et de la sûreté 

de fonctionnement, essentielles à de nombreux 

systèmes (comme les drones) : on s’intéressera à la 

vérification et à la preuve des langages de programmation 

et à l’évaluation des logiciels critiques, à la 

tolérance aux pannes, aux architectures robustes. 

Les techniques de virtualisation seront également 

étudiées. A plus haut niveau, on s’intéressera également 

aux aspects cognitifs dans les SdS, jusqu’à des 

applications de travail collaboratif, de jeux (serious 

games) et de simulations. 

D’une manière générale, la défense ressent le besoin 

d’une refondation en rupture des outils de gestion 

des SdS et de leur développement en regard des 

utilisateurs. 

Un cas d’application des techniques de systèmes 

complexes : l’intégration de véhicules 

inhabités (drones, robots) dans la circulation 

habitée 

Si on veut qu’un drone puisse accéder à 

l’espace aérien utilisé par les vols classiques, 

on a un système déjà complexe (le système 

du transport aérien), auquel il faut ajouter 

un élément (le drone) sans perturber les 

performances de sécurité et de fluidité du 

trafic. Le problème consiste donc à spécifier 

les caractéristiques du drone et les éventuelles 

modifications du système de transport 

aérien sous de fortes contraintes d’origines 

multiples (financière, juridique, sociale, …) 

et avec un besoin de garanties diverses à 

fournir aux autorités et à la société civile. 

C’est donc bien une approche « système 

complexe », en complément de travaux plus 

classiques de robotique et d’aéronautique, qui 

permettra d’obtenir l’autorisation de vol. 

Cette problématique d’actualité brûlante 

pour les drones se pose également pour les 

robots terrestres assimilables à des voitures 

(ou à des véhicules plus gros), ainsi que 

pour les drones maritimes de surface. 


4. COMMANDE DES SYSTÈMES 

ET DES ROBOTS 

Cet axe couvre les thématiques fondamentales de 

l’automatique : modélisation, identification, observation, 

et commande. A ces thématiques s’ajoutent 

celles permettant la prise en compte de consignes 

et d’objectifs qui peuvent être complexes lorsque 

que l’on vise un certain niveau d’autonomie décisionnelle. 

S’ajoutent alors les thèmes de planification 

et suivi d’exécution, d’allocation de tâches et 

de ressources, de prise en compte de l’utilisateur 

dans son rôle de superviseur ou d’acteur du système 

de commande, de diagnostic et pronostic ; ces 

thèmes se regroupent dans l’étude de l’architecture 

de contrôle du système. Tant pour l’automatique 

que pour l’autonomie décisionnelle et pour les problèmes 

qui combinent les deux, les progrès attendus 

concernent principalement l’extension des classes 

de modèles pour lesquels des outils d’analyse et 

de synthèse sont utilisables, ainsi que la prise en 

compte du caractère approximatif de ces modèles et 

des incertitudes sur les données. 

Parmi les classes de modèles d’intérêt, on trouve les 

systèmes hybrides, c’est-à-dire dont la dynamique 

combine des équations d’évolution continue et discrète. 

Ces systèmes sont le point de rencontre des 

automaticiens qui utilisent des systèmes informatiques 

pour la commande, et des informaticiens qui 

conçoivent ces systèmes. La dynamique continue 

décrit souvent des phénomènes physiques quantifiés 

(mécanique du vol …), alors que la dynamique 

discrète décrit des changements d’états qualitatifs 

ou logiques bien représentés par des automates. 

La rencontre entre informatique et automatique a 

aussi conduit à l’intérêt croissant pour les systèmes 

distribués qui bénéficient des avancées en matière 

de réseaux de communications. Ces systèmes sont 

souvent hybrides et hiérarchiques( 8 ) et soulèvent des 

problématiques de répartition des charges de calcul, 

avec comme problématique connexe la commande 

sur des réseaux tolérante aux retards de communication 

(anytime control). Rejoignant la thématique 

des réseaux de capteurs, et en leur adjoignant des 

actionneurs, la miniaturisation et la dissémination 

des systèmes embarqués conduit aux systèmes 

cyberphysiques( 9 ) qui peuvent rendre l’environnement 

du combattant intelligent et adaptatif. Dans la 

même veine, la flexibilité apportée par les éléments 

logiciels permet d’envisager l’adaptabilité et l’évolutivité 

des systèmes. S’ouvrent alors les possibilités 

de diagnostic en ligne, voire de pronostic et d’architecture 

de commande tolérante aux fautes (fail 

safe). L’autonomie décisionnelle peut aller jusqu’à la 

capacité d’un système à se reconfigurer ou à l’autoorganisation 

d’un ensemble d’agents ; elle peut bénéficier 

des techniques de programmation réflexive. 

De façon transverse aux thèmes d’automatique et 

d’autonomie décisionnelle, on trouve les contraintes 

de mise en œuvre et d’utilisation que soulèvent les 

problèmes d’automatique embarquée : 

● embarquabilité et exécutabilité temps-réel, 

● transmission de la commande / réception des informations 

(retards, pertes ...), 

● sûreté de fonctionnement et conception de systèmes 

sûrs, 

● robustesse, tolérance aux fautes, résilience. 

On trouve aussi les méthodes de garantie et d’évaluation 

des performances des systèmes commandés. 

On s’intéressera surtout aux aspects numériques 

(caractérisation des incertitudes, propagation des 

intervalles d’erreur, polynômes de chaos) trop souvent 

négligés. 

Figure 1.3 : Navigation autonome d’un robot 

par déformation de trajectoire: la trajectoire à 

exécuter, i.e. une courbe dans l’espace-temps, 

est continûment déformée en réponse aux 

nouvelles informations sur l’environnement 

acquises par ses capteurs. Le robot peut alors 

éviter les obstacles mobiles qui l’entourent 

en anticipant leurs mouvements, tout en 

garantissant la convergence vers sa destination. 

Plus généralement, la numérisation du champ de 

bataille produit une grande masse de données qu’il 

s’agit d’exploiter pour prendre une décision. Dans 

les applications de Défense, de nombreuses situations 

nécessitant des prises de décision en environnement 

incertain ne se réduisent pas au paradigme 

de la commande optimale en automatique. La Défense 

est donc intéressée à soutenir des recherches 

en optimisation robuste (dont les décisions restent 

valides dans le pire cas de réalisation des paramètres 

incertains intervenant dans le problème à 

résoudre) et en théorie des jeux (théorie algorithmique 

par exemple). D’autres développements récents 

dans le domaine de l’aide à la décision sous 

incertitude, essentiellement « tirés » par des applications 

civiles (mathématiques financières, optimisation 

de production sous incertitude, robustesse 

des réseaux de télécommunications, etc.) peuvent 

Domaine 1 

( 8 ) Voir par exemple le réseau européen HYCON. 

( 9 ) Programmes NSF Cyber-physical Systems (CPS) en 2008 et 2010 


Domaine 1 

faire l’objet de recherches complémentaires pour en 

explorer plus systématiquement les retombées sur 

les problématiques de Défense. 

Aide à la décision robuste : un exemple. 

On cherche à planifier des itinéraires pour des 

groupes de véhicules devant effectuer une 

mission donnée : si de nombreux itinéraires sont 

a priori possibles, le plus court (ou le plus rapide 

en temps) n’est pas nécessairement le moins 

risqué ; l’incertitude porte ici sur la position et 

le nombre des obstacles potentiels susceptibles 

de compromettre la mission (présence de 

mines, raids aériens ou tirs d’artillerie de 

l’adversaire, etc.), et une décision optimale 

robuste correspondra, par exemple, au choix 

de l’itinéraire le plus rapide en temps lorsque le 

nombre, la position et l’intensité des obstacles 

correspond au pire cas du point de vue du 

décideur (le meilleur cas pour l’adversaire). 

NB: on notera au passage la proximité 

d’un tel problème à une situation 

de type « jeu à deux joueurs ». 

Enfin, les capacités grandissantes de traitement de 

l’information éloignent de plus en plus l’utilisateur 

humain du monde physique réel : la distinction entre 

monde réel et monde virtuel s’estompe. En phase 

de conception d’un nouveau système, la simulation 

joue un rôle croissant. Compte-tenu des temps de 

calculs requis par les simulations complexes, il est 

souvent nécessaire d’utiliser des modèles simplifiés 

(ou métamodèles) pour choisir les conditions expérimentales 

de ces simulations (computer experiment 

design). En phase d’utilisation, le rôle de l’utilisateur 

peut être facilité par l’utilisation de la réalité 

virtuelle ou de la réalité augmentée comme moyen 

Un pont entre disciplines voisines : localisation 

et navigation autonome en robotique, 

guidage et navigation d’engins militaires, des 

problèmes d’observation et de commande. 

Une problématique classique en robotique 

concerne l’autonomie de déplacement du 

robot dans son environnement. Pour cela, 

le robot doit être capable de se localiser par 

rapport à cet environnement en utilisant 

surtout des capteurs extéroceptifs (capteurs 

d’environnement) parfois aidés de capteurs 

proprioceptifs (capteurs de mouvement propre). 

Le besoin de localisation précise et fiable 

existe depuis longtemps pour les systèmes 

militaires. Il est traditionnellement résolu 

à l’aide de centrales de navigation basées 

sur des capteurs inertiels (accéléromètres 

et gyromètres ou gyroscope) assistés de 

capteurs de vitesse ou de position. 

Des développements technologiques récents 

(MEMS inertiels, récepteurs GPS miniaturisé) 

ont révolutionné la localisation. On observe 

contraintes entre le robotique mobile et la 

navigation militaire une convergence des enjeux 

qui justifie un croisement des approches. 

De plus, l’information de localisation étant 

ensuite utilisée pour déterminer la trajectoire 

d’un engin (robot, missile, …), , la localisation 

est un problème d’observation (au sens des 

automaticiens). Les progrès sur les techniques 

d’observation devraient donc déboucher sur 

des progrès en matière de navigation militaire. 

d’interagir avec le système. Les problématiques de 

garantie et de maitrise des effets numériques sont 

là aussi cruciales. 

Actions prioritaires 2011– 2012 

1. SYSTÈMES HETÉROGÈNES 

COMMUNICANTS (SHEC) 

Le concept de réseau informatique filaire entre machines 

est remplacé depuis quelques années par une 

généralisation accélérée à un ensemble de mises en 

relation hertziennes entre objets. Le terme de « réseau 

» concerne alors un ensemble de relations non 

défini de manière globale et sans pérennité entre 

des objets qui peuvent être presque quelconques et 

qui communiquent au moyen de protocoles et de 

standards très diversifiés et ouverts. Devant cette 

séduisante facilité d’emploi inhérente à un manque 

d’organisation centralisée et des technologies de 

communication bas coût, plusieurs aspects portant 

sur leurs avantages et leurs inconvénients associés 

doivent être étudiés par la Défense. 

On s’intéresse dans un premier temps à la manière 

dont ces réseaux s’établissent et fonctionnent : si 

les réseaux ad hoc permettent un déploiement rapide 

sur le terrain de systèmes d’information, il est 

nécessaire de s’assurer qu’ils atteignent des performances 

satisfaisantes en termes notamment 

de temps de latence et qualité de service. Dans un 

deuxième temps, il est nécessaire d’évaluer et de 

consolider la sécurité informatique de tels réseaux, 

dans la mesure où les informations militaires doivent 

pouvoir être acheminées entre des interlocuteurs 

déterminés d’une part, et du fait que les transactions 

informatiques ne résultent alors plus d’une 

volonté centralisée et peuvent donc s’établir à l’insu 

des détenteurs de matériel (ordinateurs, téléphones 

portables, GPS, consoles diverses, RFID …) d’autre 

part. Enfin, de nouveaux concepts utilisant les possibilités 

de ces réseaux permettent d’envisager d’ac- 


croître considérablement la numérisation du théâtre 

d’opération, comme les capteurs abandonnés ou 

les équipements du fantassin, embarquant ou non 

de l’intelligence distribuée et pouvant dans ce cas 

effectuer une fusion « multimodale » (par exemple 

entre capteurs de vision, capteurs télémétriques, 

acoustiques voire sismiques), et les robots. 

2. INFORMATION COMPLEXE 

(INFLEX) 

C’est aujourd’hui un lieu commun de dire que l’information 

est banalisée et omniprésente et qu’inversement, 

rechercher une information pertinente 

(au sens d’un ensemble de critères propres à un but 

donné) est devenu une tâche extrêmement ardue. 

La Défense n’échappe pas à ce constat : les réseaux 

informatiques, les plates-formes d’acquisition et de 

surveillance et les systèmes d’information véhiculent 

une information trop riche pour être exploitée 

de manière satisfaisante, dont on souhaiterait un 

traitement le plus automatisé possible, et avec des 

taux d’erreur admissibles extrêmement faibles. 

Pour ce faire, on s’intéresse aux méthodes et traitements 

pour l’image, la vidéo, la parole, les documents 

textuels et structurés, le web, permettant de 

conceptualiser, manipuler, rassembler et fusionner 

des informations d’abstraction croissante allant du 

numérique au symbolique (du syntaxique au sémantique). 

Les applications spécifiques à la Défense sont 

multiples, depuis la compréhension automatique de 

scènes jusqu’à la détection de signaux faibles. 

Les approches théoriques, les outils informatiques 

et les méthodes objectives d’évaluation doivent être 

développés, depuis la représentation synthétique 

des données, l’extraction et la fusion d’information, 

les techniques d’apprentissage, la fouille de données 

complexes, le web sémantique, l’interaction 

avec l’humain dans la boucle… 

Parmi les axes de recherche concernant essentiellement 

l’information sémantique, on privilégiera les 

méthodes pour la fusion des données et des images 

(notamment celles formalisant l’incomplétude des 

données, leur incertitude et leur hétérogénéité, ou 

encore leur asynchronisme), les méthodes pour 

l’analyse de scènes, et les architectures de traitement 

proposant un cadre unifié permettant la transition 

du bas niveau (information numérique) au 

haut niveau (information sémantique). 

Par ailleurs, si certaines méthodes relevant de « 

l’Intelligence Artificielle » ont pu être jugées comme 

peu performantes, beaucoup d’entre elles ont aujourd’hui 

des applications en phase industrielle ; la 

Défense peut donc être intéressée à soutenir leur 

généralisation ainsi que de nouvelles approches 

plus amont. Par ailleurs, des méthodes développées 

en mathématiques probabilistes notamment en vue 

d’applications financières – à la frontière de l’analyse 

multidimensionnelle, de l’optimisation, des 

probabilités et des statistiques – peuvent également 

trouver des applications en simulation numérique, 

et en analyse d’Information Complexe. ■ 

Domaine 1 


Domaine 2 

Fluides, structures 

Yann Doutreleau 

Responsable du domaine scientifique 

Thèmes 

• Modélisation, Simulation et méthodes numériques, Approches expérimentales 

• Ecoulements fluides 

Ecoulement à haut Reynolds, turbulence, instabilités, décollements, sillages. 

Ondes de choc, jets, surface libre, vagues, écoulements multiphasiques, interface air/eau. 

Optimisation et Contrôle d’écoulements : modèles théoriques, technologies d’actionneurs. 

• Conception et dimensionnement des structures 

Modélisation, technologie d’assemblage, méthodes numériques, approches fiabilistes. 

Analyse en fatigue : fissuration (initiation, propagation), monitoring et durée de vie résiduelle 

Effets Dynamiques : vibration et amortissement, comportement au choc, résistance ultime. 

• Propulsion et énergétique 

Ecoulements réactifs, combustion, propulsion solide, systèmes innovants, contrôle. 

Explosions, incendies : transferts énergétiques, systèmes de lutte et de protection. 

• Couplages et aspects multiphysiques 

Fluide-structure, couplages thermiques, aéro hydro et vibro-acoustique, signatures 


• Maitrise des régimes complexes d’écoulements fluides ou réactifs 

• Tenue des structures aux sollicitations sévères 


POUR LA DÉFENSE 

Le domaine « Fluides, Structures » regroupe des 

problématiques liées à la conception et au développement 

de véhicules, infrastructures et systèmes 

d’armes tous milieux (terre, air, mer, espace). Il vise 

à en améliorer les caractéristiques physiques existantes 

et à développer de nouvelles capacités. Pour 

cela, les outils et méthodes d’ingénierie de conception 

doivent progresser en s’appuyant notamment 

sur les innovations de la recherche en physique et 

mécanique des fluides et des structures. Les objectifs 

principaux concernent les capacités opérationnelles 

suivantes: 

● mobilité (accroissement des vitesses des engins, 

de leur autonomie, de leur manœuvrabilité et stabilité 

de trajectoire, propulsion innovante…), 

● résistance structurelle (allègement des structures, 

technologie d’assemblages, réduction des vibrations, 

tenue en fatigue, résistance aux agressions 

sévères et capacité de survie…), 

● protection et sécurité des systèmes (lutte contre 

les incendies, risques liés aux fuites vapeur en 

milieu confiné, protection des effets de souffle, 

sécurité pyrotechnique…), 

● furtivité (maitrise des échappements, signature 

thermique ou électromagnétique, réduction des 

sources de bruit…). 

Certains de ces thèmes rejoignent des exigences 

environnementales (contrôle des émissions polluantes 

ou sonores, gain en consommation…) et/ 

ou ont des retombées duales. Cependant, des aspects 

spécifiques à la défense sont à considérer, 

comme les conditions d’utilisation plus sévères ou 

plus complexes (appontage de véhicules aériens sur 

plates-formes navales, conditions de roulage et de 

tir d’engins terrestres, manœuvres des avions de 

chasse…) ou comme l’emploi de plateformes plus 

ciblées (sous-marins, missiles, drones…). 

Le domaine est attentif à faire émerger des innovations 

scientifiques qui soient source de rupture 

en terme de capacités opérationnelles et de définition 

de nouveaux systèmes d’armes ainsi qu’aux 

innovations technologiques de toutes disciplines 

ayant un intérêt pour son champ d’application. Ces 

progrès doivent également se traduire en termes 

de disponibilité des matériels et de réduction des 

coûts (réduction des casses et de la durée des réparations, 

maintenance optimisée, durées de vie 

augmentées…). 



Le domaine « Fluides, Structures » s’intéresse aux 

écoulements de fluides, principalement autour d’engins 

mobiles ou de structures fixes, aux écoulements 

réactifs et systèmes de propulsion, à la conception 

et au dimensionnement des structures, ainsi qu’aux 

couplages entre ces phénomènes physiques. La démarche 

scientifique commune à ces disciplines, qui 

implique une confrontation entre expérimentation, 

théorie et simulation, est étroitement liée à la notion 

de modèle du phénomène physique considéré: identification 

des paramètres et des mécanismes en jeu, 

quantification des effets, limitations. 

S’appuyant au départ fortement sur l’expérimentation, 

les travaux bénéficient aujourd’hui de l’augmentation 

exponentielle de la capacité informatique 

qui permet souvent d’envisager des quasi-expériences 

virtuelles. La simulation numérique est 

ainsi un axe d’effort dont l’importance est reconnue 

dans les réflexions actuelles sur la Stratégie Nationale 

de la Recherche et l’Innovation (SNRI); elle implique 

des travaux en mathématiques appliquées, 

pour l’analyse des équations et le développement 

des méthodes numériques et des algorithmes d’optimisation. 

En effet, l’accroissement des capacités 

informatiques ne doit pas faire l’économie d’une 

amélioration de l’efficacité de la simulation ni de 

la pertinence des modèles physiques utilisés: le recours 

à l’expérimentation, certes plus ciblé, reste 

ainsi une nécessité. 

Sur le plan applicatif, l’impact des travaux se traduit 

le plus souvent par une évolution des méthodes de 

conception en ingénierie. Pour répondre à la nécessité 

d’optimisation de critères multi-physiques ou 

atteindre le meilleur compromis entre précision et 

coût calcul, existe un réel besoin de disposer de 

modèles simplifiés mais pertinents ainsi que de 

codes de calculs en fluide ou en structure, qui soient 

des boites à outils multidisciplinaires; leur interfaçage 

en sera facilité avec les outils plus généraux de 

conception d’architecture de systèmes et de plateformes 

et l’approche système du domaine «Ingénierie 

de l’Information et Robotique ». 

1. ECOULEMENTS FLUIDES 

Les performances des plateformes aéronautiques, 

terrestres et navales se traduisent traditionnellement 

en termes de trainée, portance, manœuvrabilité 

ou sillages nécessitant l’étude des écoulements 

en régime stationnaire ou instationnaire. Même si la 

mécanique des fluides a fortement progressé dans 

sa capacité de prédiction quantitative des phénomènes 

physiques, les efforts doivent être poursuivis 

dans des applications intéressant la défense, par 

exemple pour être capable de mieux appréhender 

les écoulements autour des formes géométriques 

furtives ou de simuler la trajectoire d’engins particulièrement 

manœuvrant. 

Des phénomènes physiques fondamentaux constituent 

encore des points durs pour la modélisation 

générale des écoulements. La compréhension des 

instabilités d’écoulements, des mécanismes de 

transition laminaire/turbulent, des phénomènes de 

décollement de couches limites ou de décrochage 

de corps portants sont nécessaires à la prévision 

des performances aérodynamiques. Sont plus particulièrement 

d’intérêt défense, les configurations 

d’écoulements turbulents à haut Reynolds en régime 

instationnaire qui nécessitent l’amélioration 

des modèles de turbulence et des approches LES/ 

DNS. La problématique des sillages (tourbillons, 

vagues, bulles…) est d’un intérêt certain pour les 

questions de furtivité. 

Des thèmes plus spécifiques à l’aérodynamique 

concernent la modélisation des écoulements compressibles 

ou internes, comme les ondes de choc, 

leurs interactions mutuelles ou avec la couche limite, 

les jets impactant ou transverses, les écoulements 

avec giration. 

Des thèmes spécifiques à l’hydrodynamique, pour 

le milieu naval, concernent d’une part les aspects 

liés à la surface libre (écoulements instationnaires à 

surface libre à Reynolds élevé autour de géométries 

complexes, modélisation non-linéaire de champs de 

vagues, déferlement des vagues) et d’autre part la 

dynamique spécifique des corps flottants, des corps 

remorqués, et des engins sous-marins en phase de 

lancement ou traversant une interface air-eau. 

Figure 2.1 : 

Simulation numérique de sortie d’engins 

(DGA Techniques hydrodynamiques). 

La problématique des milieux bi-fluides ou multiphasiques 

est également d’un grand intérêt pour la 

défense. Ceux-ci sont à l’origine de dysfonctionnements 

(cas d’une hélice cavitante ou partiellement 

immergée) ou peuvent être mis à profit (nuages de 

gouttes d’eau pour lutter contre les incendies ou 

de bulles d’air pour protéger des ondes de choc). 

La maitrise de ces sujets nécessite des travaux génériques 

en modélisation des écoulements diphasiques 

ou multi-fluides. Des questions spécifiques 

comme l’interaction ondes de choc-bulles, la cavitation 

ou la supercavitation doivent motiver le développement 

de modèles plus performants. 

L’optimisation et le contrôle des écoulements représentent 

un degré supérieur de maitrise. Ils néces- 

Domaine 2 


Domaine 2 

sitent d’une part des approches théoriques issues 

des méthodes de l’optimisation et du contrôle (problèmes 

adjoints) et des développements technologiques 

en contrôle passif/actif (actionneurs à base 

de microsystèmes mécaniques ou fluidiques, plasmas). 

Les applications concernent la réduction de 

traînée et de sillage, l’hypersustentation, l’activation 

de mélanges. 

Les progrès méthodologiques dans la simulation 

des écoulements et la prédiction des sillages et des 

échappements gazeux ont des retombées potentielles 

pour le domaine « Environnement et géosciences 

» sur l’étude des écoulements atmosphériques 

et océaniques. 

2. CONCEPTION 

ET DIMENSIONNEMENT 

DES STRUCTURES 

La tenue en structure des systèmes et infrastructures 

de défense repose sur la maitrise et la connaissance 

de plusieurs aspects: modélisation des structures 

et des différentes technologies d’assemblages, 

connaissance des types de sollicitations et bonne 

estimation de leurs caractéristiques (niveaux, occurrences), 

propriétés et comportement des matériaux. 

L’assemblage de ces différentes briques permet 

le bon dimensionnement des structures par le 

calcul. Les problématiques liées aux propriétés des 

matériaux (lois de comportement en fatigue, en dynamique, 

influence du vieillissement et de la corrosion), 

qui relèvent du domaine « Matériaux, Chimie, 

Energie », se situent en amont des thèmes traités 

dans le domaine « Fluides, Structures » et viennent 

affiner cette démarche globale de conception. 

Le calcul éléments-finis est aujourd’hui incontournable 

pour la conception des structures dans les 

bureaux d’études d’ingénierie. Cependant, le développement 

d’approches numériques avancées est 

nécessaire pour mieux décrire le comportement 

de structures multi-matériaux et les technologies 

de liaisons et d’assemblages structurels (soudage, 

collage…). Les plateformes militaires sont souvent 

de grande dimension et le besoin d’étudier un détail 

de structure nécessite de développer des techniques 

numériques efficaces de réduction de modèles (super-éléments, 

analyse modale) ou de valider des 

techniques d’homogénéisation. 

Parmi les cas de ruine de structures, ceux liés à la 

fatigue sont les plus fréquents et ont des origines variées 

(chargements mécaniques, thermiques ou vibratoires). 

Les progrès dans la description de l’amorçage 

de fissures (lois de comportement, critères de 

fatigue adaptés, influence de l’environnement) s’effectuent 

à l’échelle du matériau. Ils doivent être intégrés 

à une approche globale de dimensionnement 

en fatigue des structures, qui implique l’amélioration 

des codes de calcul pour prendre en compte les comportements 

non-linéaires du matériau et ses hétérogénéités. 

Le suivi en fatigue des structures en service 

et la détermination de leur durée de vie résiduelle nécessitent 

des méthodologies globales impliquant modélisation, 

simulation et techniques expérimentales : 

des méthodes récentes (XFEM, XSFEM) sont prometteuses 

pour estimer la propagation des fissures 

dans des champs de contraintes complexes, qu’il faut 

compléter par le développement de systèmes de monitoring 

des structures (détection, caractérisation et 

suivi de phénomènes de corrosion, fissures, délaminage 

des composites, …). Observation, modélisation 

et simulation sont ici étroitement liés pour définir des 

approches de suivi-santé des structures efficaces. 

Le comportement vibratoire des structures pose 

des questions parfois délicates à résoudre, qu’il faut 

s’efforcer de maitriser pour prévenir d’un certain 

nombre de dysfonctionnements ou d’usures prématurées, 

sans parler du confort du combattant. Parallèlement 

à la modélisation, il est nécessaire d’améliorer 

l’efficacité des technologies de réduction de 

vibrations (passives, semi-actives ou actives) et 

de développer des interfaces adaptatives efficaces 

entre systèmes couplés. Une modélisation plus fine 

des différentes sources d’amortissement structurel 

(frottement entre pièces, effets des câbles, liaisons, 

jeu…) constitue ainsi un point important. 

Par nature, les systèmes de défense sont particulièrement 

exposés aux sollicitations extrêmes et 

agressions sévères. Il est donc nécessaire pour le dimensionnement 

de ces structures d’incorporer des 

considérations non-linéaires (plasticité, endommagement, 

grands déplacements, grandes déformations) 

et/ou la prise en compte d’effets dynamiques. 

La stabilité des coques aux grandes immersions est 

un enjeu important pour les systèmes navals avec 

la nécessité de tenir compte des défauts (matériaux, 

géométrie…). 

Figure 2.2 : 

Fissuration dynamique d’un panneau métallique 

Le dimensionnement des structures est perturbé 

par une maitrise partielle des aléas (défauts du 

matériau, tolérances des pièces et procédés de fabrication, 

incertitudes sur les conditions d’environnement 

en service). Alternativement à l’approche 

déterministe qui y pallie par des coefficients de sécurité 

parfois surdimensionnés, qui constituent un 

frein à l’allègement des équipements, les approches 

probabilistes en développement depuis quelques 

années visent à quantifier par une démarche rationnelle 

le niveau de fiabilité de la structure. 


3. PROPULSION ET ÉNERGÉTIQUE 

La propulsion, en termes de performance pure 

et d’efficacité énergétique, est essentielle car elle 

conditionne significativement la mobilité et le 

rayon d’action des plateformes militaires. Basé sur 

des transferts thermodynamiques et énergétiques, 

les systèmes de propulsion classiques (moteurs à 

propergols solides, statoréacteur, turbomachines, 

systèmes hybrides) impliquent la maitrise des 

écoulements réactifs. L’exploitation de nouvelles 

sources d’énergie, les mécanismes de transferts 

énergétiques et leurs rendements sont également 

des enjeux de balistique interne des systèmes 

d’armes. 

Les écoulements réactifs, généralement turbulents 

et instationnaires, sont par nature multiphasiques 

et multi-fluides et peuvent incorporer des carburants 

multi-composants; par rapport à des fluides 

inertes, l’évolution des différentes espèces au cours 

de la combustion nécessite une modélisation complexe. 

L’amélioration des modèles multi-échelles et 

multi-physiques de la combustion des propergols et 

de la simulation numérique des écoulements réactifs 

(approches lagrangiennes, statistiques) sont des 

enjeux actuels pour maitriser les conséquences de 

l’utilisation de carburants appauvris ou alternatifs 

(biocarburants, carburants multi-espèces, carburants 

d’opportunités, charges micro ou nanométriques) 

nécessitée par des contraintes opérationnelles, 

la volonté de réduction des consommations 

ou des rejets dans l’environnement. Ces questions 

impliquent également de traiter d’aspects plus technologiques 

(injection des carburants, atomisation 

et optimisation des mélanges, allumage et stabilisation 

des flammes, lutte contre les effets acoustiques) 

et de développer, dans des environnements souvent 

difficiles pour l’instrumentation, des capacités à 

déterminer la cartographie spatio-temporelle de la 

composition des mélanges réactifs (capteurs et traitements 

associés). 

Les incendies et leur propagation sont également 

des préoccupations essentielles, notamment pour la 

sécurité à bord des bâtiments : feux en milieu confiné 

mais aussi feux de nappe, feux de végétation. 

Malgré des progrès certains, la prise en compte des 

moyens de lutte par arrosage ou par brouillard d’eau 

dans les outils de simulation est encore très imparfaite. 

La modélisation et la simulation des explosions 

constituent clairement un axe de recherche très 

important pour la défense et la sécurité. Des phénomènes 

physiques comme la transition déflagration-détonation 

sont ainsi des enjeux actuels de 

recherche. Des campagnes expérimentales délicates 

sont également nécessaires pour qualifier 

les performances des explosifs. Enfin, la sûreté de 

fonctionnement des munitions, notamment dans 

un contexte embarqué, nécessite la plus grande des 

maitrises. 

Comme pour les écoulements de fluides inertes, la 

problématique du contrôle est importante, notamment 

pour la combustion, pour laquelle l’utilisation 

des plasmas est une voie prometteuse; d’autres 

applications intéressantes des procédés plasmas 

concernent la propulsion ionique, la dépollution ou 

la stérilisation du milieu. Comme souvent les progrès 

réalisés sont incrémentaux et l’atteinte des limites 

d’un concept propulsif se traduit par une butée 

de performance, qui ne peut être franchie que 

grâce à une rupture technologique. Celle-ci peut 

provenir de l’utilisation d’effets physiques peu exploités 

(exemple des plasmas), mettre en œuvre de 

nouveaux cycles thermodynamiques, utiliser des 

sources d’énergies nouvelles dont il faut étudier le 

transfert énergétique, venir de nouveaux concepts 

d’architecture propulsive. 

4. COUPLAGES ET APPROCHES 

MULTIPHYSIQUES 

Les orientations décrites ci-dessus présentent des 

enjeux relativement propres à chacune des disciplines. 

En réalité les phénomènes physiques sont 

souvent dépendants les uns des autres voire en interaction 

forte, ce qui nécessite alors une approche 

couplée (décrochement dynamique d’une pale 

d’hélicoptère, fouettement de la poutre navire, perforation 

d’un blindage…) ; par ailleurs, ces mêmes 

phénomènes peuvent avoir des conséquences pour 

d’autres applications d’intérêt défense et leur étude 

est susceptible de fournir des données d’entrées. 

La conception d’une structure résistante exige la 

connaissance précise des sollicitations auxquelles 

elle est soumise: celle-ci résulte typiquement d’une 

modélisation des écoulements de fluides, des transferts 

thermiques sur les parois, des chocs solide-solide 

ou encore des ondes de choc suite à une explosion… 

Elle nécessite, dans des configurations de 

structure allégée ou pour des sollicitations de fort 

niveau, de prendre en compte le couplage fluidestructure 

(aéroélasticité, hydroélasticité). Pour les 

systèmes réactifs ou les écoulements générant de 

forts échauffements, le couplage entre les équations 

de la mécanique des fluides et de la thermique dans 

les solides est indispensable. Inversement, la dégradation 

du matériau influe sur les écoulements et 

peut par exemple compromettre la stabilité de route 

d’un engin. 

La détermination des sources thermiques à bord 

des engins et de leurs sillages (motorisation, échappements 

des gaz de combustion, zones d’échauffements) 

est importante pour la maîtrise de leurs 

signatures infrarouges et/ou impacts environnementaux. 

La quantification des niveaux de rayonnement 

thermique est une donnée d’entrée intéressant 

les concepteurs de systèmes de vision infrarouge 

(domaine « Photonique »). Sont donc à améliorer les 

techniques de refroidissement (injection de fluide ou 

gaz divers, modélisation des échanges thermiques) 

qui s’inscrivent dans la problématique des écoulements 

multiphasiques. 

De nombreux phénomènes physiques couverts par 

le domaine « Fluides, Structures » s’accompagnent 

de bruit et sont à l’origine d’indiscrétion acoustique. 

On pense aux bruits d’écoulements suscep- 

Domaine 2 


Domaine 2 

1. MAÎTRISE DES RÉGIMES 

COMPLEXES D’ÉCOULEMENTS 

FLUIDES OU RÉACTIFS 

La modélisation des écoulements dans les systèmes 

et plateformes militaires (avions de chasse, hélicoptères, 

frégates, drones, missiles...) représente souvent 

un degré de difficulté supérieur. L’intégration 

de nombreux systèmes et la nécessité de répondre à 

d’autres exigences (furtivité acoustique ou électromagnétique, 

carburants d’opportunité, manoeuvres 

sévères) augmentent le degré de complexité de ces 

écoulements. Par ailleurs, les conditions d’emplois 

génèrent des régimes fortement instationnaires, 

non-linéaires ou multiphasiques (appontage par 

forte mer, décrochage des pales d’hélicoptère, propulsion 

solide, cavitation...). 

L’amélioration des méthodes de simulation de différents 

aspects de complexité (instationnarités, 

turbulence, décollements, multi-fluides, surface 

libre) doit s’appuyer sur des modèles physiques pertinents 

par rapport aux phénomènes en jeu et objectifs 

recherchés ainsi que sur des méthodes numériques 

plus efficaces, en cherchant également le 

meilleur rapport entre précision et coût calcul. On 

privilégiera des travaux se plaçant clairement dans 

une perspective d’application à des configurations 

complexes (formes géométriques réalistes ou innovantes, 

contexte réel…). 

La maîtrise des régimes complexes d’écoulements 

s’appuie également sur le développement de stratégies 

pour l’optimisation de formes et de méthodologies 

de contrôle innovantes. Le contrôle repose sur 

des activités de modélisation et simulation ainsi que 

sur la mise au point d’actionneurs efficaces (taille, 

consommation). Les différentes technologies actuelles 

utilisent des principes mécaniques (MEMS), 

fluidiques (jets) ou électro-fluidiques (plasmas). 

Elles présentent des perspectives d’application prometteuses, 

pour les écoulements externes ou internes, 

réactifs ou non. 

tibles de perturber le fonctionnement d’un sonar 

de coque ou d’une antenne déployée, aux ondes 

de choc sur le nez des aéronefs, aux vibrations de 

structure sous-marine qui rayonnent dans l’environnement 

marin. Ces différents exemples rentrent 

dans le cadre du couplage aéro, hydro et vibroacoustique. 

Les problématiques intéressant la défense 

concernent la modélisation (simulation des 

sources acoustiques, mécanismes de propagation 

acoustique interne, effets des écoulements turbulents…), 

les technologies de contrôle et de réduction 

des bruits (parois absorbantes, suspensions 

de grands berceaux, résonateurs, pompage énergétique…). 

Spécifiquement pour le domaine sous-marin, 

les modèles de vibration des coques, satisfaisants 

en basse fréquence, doivent progresser dans 

le domaine des moyennes et haute fréquence ainsi 

que dans la prise en compte d’éléments de détails 

structuraux. Ces différents aspects se positionnent 

clairement en amont de problématiques traitées au 

sein du domaine « Ondes acoustiques et radioélectriques 

». 


2. TENUE DES STRUCTURES 

AUX SOLLICITATIONS SÉVÈRES 

Les systèmes d’armes, plateformes et infrastructures 

militaires sont utilisés dans des contextes 

d’emploi particulièrement sévères et exigeants sur 

le plan de la tenue mécanique. Progresser sur des 

problématiques liées spécifiquement à un haut niveau 

de sollicitation doit donc contribuer à renforcer 

leur résistance. 

L’estimation des sollicitations (niveaux, occurrences) 

que subissent les matériels est une donnée 

essentielle, qu’elles proviennent du fonctionnement 

nominal (fluides réactifs, échauffements ou 

refroidissements extrêmes…), de l’effet du milieu 

naturel dans des conditions d’utilisation violentes 

(manœuvres brusques, appontages sévères, houles 

extrêmes…) ou d’une agression ennemie (explosions, 

collisions physiques…). Prévoir la réponse 

d’une structure à ces sollicitations nécessite de progresser 

sur la représentativité des lois de comportement 

dynamique, les modèles d’endommagement et 

de ruine des structures, les méthodes de simulation 

numérique en y incluant les phénomènes d’interaction 

solide-solide ou fluide-solide. L’objectif est ainsi 

d’améliorer l’estimation du potentiel de résistance 

résiduelle d’une structure endommagée par rapport 

à un niveau d’agression donné. 

Les approches de modélisation et simulation doivent 

pour cela être complétées par des approches 

expérimentales, non seulement pour la validation 

mais aussi pour le recueil d’informations de base 

(niveaux et spectres de sollicitations, évolution des 

dommages). En cela, le développement de systèmes 

de surveillance-santé des structures (capteurs et 

traitements) est indispensable. En fonctionnement 

nominal (non dégradé par une agression), ces systèmes 

ont en outre un réel intérêt pour optimiser 

les opérations de maintenance préventive ou la surveillance 

d’organes vitaux de plates-formes ou infrastructures 

de défense. ■ 


Ondes acoustiques 

et radioélectriques 

Philippe Pouliguen 


Thèmes 

• Génération et mesure des rayonnements 

Sources et générateurs, antennes, radômes, filtres sélectifs, mesure des champs, capteurs 

• Propagation 

Liaisons terre-espace, ondes de ciel et de sol, réflexion diffusion sur les surfaces terrestre et marine, 

communications, ultra basses fréquences 

• Détection et imagerie 

Méthodes inverses, spatio-temporelles, temps-fréquence, détection de changement, systèmes passifs, 

retournement temporel, multi-statisme, modes basse fréquence 

• Guerre électronique 

Furtivité passive et active, matériaux, matériaux commandables, plasmas, calculs de diffraction, contremesures, 

leurres et brouilleurs crédibles, discrédit des signatures 

• Agressions électromagnétiques 

Micro-ondes forte puissance, agressions électromagnétiques, générateurs compacts, génération du 

chaos dans les circuits, protection des systèmes 

• Compatibilité électromagnétique 

Tests d’immunité, chambre réverbérante, analyse des perturbations dans les systèmes complexes, compromission 

électromagnétique 

• Bio-électromagnétisme 

Couplages « ondes - structures biologiques », micro dosimétrie, interactions au niveau cellulaire (électroporation), 

débit d’absorption spécifique 


• Modélisations et simulations 

• Applications des nouveaux matériaux (Métamatériaux, Matériaux à bande Interdite) 

Domaine 3 

L 

e domaine scientifique « ondes acoustiques et 

radioélectriques » couvre un spectre compris 

entre quelques Hz et la limite du THz. Il s’intéresse 

aux théories, techniques et technologies appliquées 

aux télécommunications, à la détection acoustique, 

à la détection électromagnétique (DE), au guidage 

et à la navigation, à l’imagerie radar (SAR / ISAR) et 

sonar, à la guerre électronique (GE), aux agressions 

électromagnétiques naturelles (AGREM) et intentionnelles 

(AGREMI), à la compatibilité électromagnétique 

(CEM). 



Quatre phénomènes physiques principaux gouvernent 

le domaine des ondes acoustiques et radioélectriques 

: la génération des rayonnements, la 

propagation des ondes, les interactions « ondes – 

structures » et la détection des signaux rayonnés. 

La génération et la détection nécessitent la mise 

au point de systèmes (sources de puissance, synthétiseurs, 

amplificateurs, capteurs...) qui relèvent 

de technologies transverses pouvant faire appel 

à d’autres domaines (nanotechnologies, matériaux…). 

Les enjeux du domaine consistent à identifier 

les innovations scientifiques qui constitueront 

les réponses technologiques aux besoins opérationnels 

futurs, et à faire émerger les technologies 

de rupture de demain. Les perspectives opérationnelles 

sont de : 

● communiquer, plus loin, discrètement, sûrement, 

en milieu perturbé (naturel) et agressif (guerre 

électronique), 


Domaine 3 

● détecter, localiser, visualiser, identifier, classifier, 

tout en restant discret, 

● perturber ou détruire l’électronique des systèmes 

adverses (emploi d’armes à énergie dirigée), ou à 

l’inverse protéger nos propres plateformes et systèmes. 

Les moyens d’investigation utiliseront les approches 

analytiques et expérimentales pour assurer la compréhension 

des phénomènes physiques, en associant 

le calcul numérique. 


1. GÉNÉRATION ET MESURE 

DES RAYONNEMENTS 

La prolifération des systèmes antennaires sur les 

aéronefs, navires, véhicules terrestres, répond à 

un besoin croissant des fonctions de navigation, 

de télécommunications, de surveillance, de détection, 

d’identification, de poursuite, de brouillage… 

Or, l’implantation de structures antennaires sur un 

vecteur dégrade son aérodynamisme / hydrodynamisme 

et sa signature radar / sonar ; elle peut aussi 

imposer des contraintes de compatibilité électromagnétique. 

Des solutions doivent donc être recherchées 

pour réduire le nombre d’antennes et leurs dimensions, 

tout en maintenant, voire en améliorant, 

les performances systèmes, tant en utilisation statique 

que sous des contraintes de mobilité. De plus, 

l’amélioration des performances de détection des 

systèmes radar et sonar nécessite l’utilisation de 

modes spécifiques (large bande, basse fréquence, 

multistatique…) et l’emploi de sources de référence 

souvent aux limites de l’état de l’art (grande pureté 

spectrale…). On s’intéressera donc aux briques élémentaires 

composant les générateurs électromagnétiques 

et acoustiques, les systèmes rayonnants 

associés, ainsi que les différents capteurs et senseurs 

de mesure. Les efforts à mener porteront en 

particulier sur : 

● les sources primaires et les constituants technologiques 

des générateurs EM (Marx, transformateurs 

de Tesla, transformateurs résonnants, synthétiseurs….) 

; 

● les filtres très sélectifs en fréquence s’inscrivant 

dans des gabarits aux pentes abruptes ; 

● les antennes compactes, miniatures, sélectives, 

multivoies, multifonctions, multi-bandes, adaptatives, 

impulsionnelles, conformables, déformables, 

reconfigurables ; 

● les antennes réseaux transmetteurs ou réflecteurs, 

l’utilisation de l’optique pour la distribution 

des signaux dans les grandes antennes réseaux ; 

● les antennes et radômes très large bande, les 

techniques multi-antennes (MIMO) permettant 

des communications à débit / portée / robustesse 

/ discrétion accrus ; 

● les nouvelles techniques de mesures des champs 

électromagnétiques : capteurs électro-optiques, 

techniques infrarouge ; 

● les capteurs acoustiques : monocristaux pour 

l’émission, antennes à faible diamètre, 

● les systèmes acoustiques dans le domaine des 

Ultra Basses Fréquences (UBF), développement 

de sources actives (problème de rendement et de 

poids) et antennes de réception linéaires passives 

remorquées de grande longueur ; 

● les antennes sonar passives surfaciques, volumiques 

(transparentes), lacunaires et/ou réparties, 

pour des fréquences d’accord allant jusqu’à 

une dizaine de kilohertz. 

Figure 3.1 : Réseau transmetteur 60 GHz 

(CEA/Léti, IETR, CNES) 

Figure 3.2 : Générateur 

impulsionnel forte puissance 

(REI et thèse, LGE Pau et CEA/Gramat) 

2. PROPAGATION 

Les études en propagation permettent de modéliser 

les effets des fluctuations spatio-temporelles de 

l’environnement sur les signaux acoustique et électromagnétique, 

de définir des traitements du signal 

pour compenser ces effets, participant ainsi à la 

maîtrise des risques sur les systèmes de communication, 

de navigation, de détection et de guerre 

électronique. 

2.1 Propagation radioélectrique 

On s’intéressera tout particulièrement : 

● à la propagation en milieu naval pour les radars 

centimétriques (navigation, surveillance côtière), 

millimétriques (autodirecteurs) et à l’étude des effets 

de l’environnement sur la signature des cibles 

marines ; 


Figure 3.3 : Antennes HF (ONERA) 

Figure 3.4 : Propagation HF sur 

un terrain irrégulier (IEEA) 

z (m) z (m) 

0 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

700 

800 

900 

1000 

0 2 4 6 8 10 12 14 16 

x (km) 

0 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

700 

800 

900 

2 

1.8 

1.6 

1.4 

1.2 

1 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0 

2 

1.8 

1.6 

1.4 

1.2 

1 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

● au développement de modèles spatio-temporels 

de la surface marine dans des conditions de mer 

fortes avec la prise en compte des déferlements ; 

● à la propagation en milieux terrestre (radars pour 

la pénétration sous les feuillages) et urbain (localisation 

de cibles en présence de multi-trajets) ; 

● à la propagation terre-espace avec la mise en 

œuvre de nouvelles techniques de compensation 

des affaiblissements de propagation, en bandes 

EHF et Ka ; 

● à la propagation des ondes de ciel et de sol pour 

les radars HF ; 

● à la propagation des signaux large bande en milieux 

urbain et maritime ; 

● aux applications des techniques de retournement 

temporel pour les communications discrètes, ainsi 

que pour la détection radar et sonar. 

2.2 Propagation acoustique 

Les efforts porteront sur : 

● les communications sous-marines robustes en 

réseaux qui peuvent nécessiter, dans certains cas, 

des contraintes de discrétion (utilisation d’essaims 

d’AUV ou Autonomous underwater vehicle), 

que ce soit en chasse aux mines ou en LSM ; 

● la propagation stochastique sous les deux aspects 

suivants : (1) quantification de l’impact 

acoustique des fluctuations du milieu (paramètres 

océanographiques de la colonne d’eau), (2) prise 

en compte des incertitudes sur des paramètres 

déterministes de l’environnement (structure du 

fond océanique en propagation UBF) ; 

● l’utilisation d’observatoires acoustiques, permettant 

la collecte de signaux propagés, afin de 

caractériser finement, sur de grandes périodes, 

leurs fluctuations spatio-temporelles, et de valider 

les modélisations, en particulier en zones petits 

fonds ; 

● le bruit rayonné par les aéronefs, propagation aérienne 

et à travers le dioptre air-eau, en particulier 

dans le domaine des très basses fréquences. 

3. DÉTECTION – IMAGERIE 

Les axes de recherche porteront sur l’amélioration 

des performances de détection, localisation et classification/identification 

des systèmes sonar et radar, 

en modes actif et passif : 

Domaine 3 

1000 

0 1 2 3 4 5 

y (km) 

Figure 3.5 : Propagation aléatoire 

en acoustique sous-marine 

modélisation des effets acoustiques 

des fluctuations du milieu 

(DGA Techniques navales - Thales 

Underwater Systems) 

0 

3.1 Détection et imagerie acoustique 

● Traitements en détection et localisation adaptés 

à la physique de la propagation acoustique, à des 

fins d’amélioration des capacités et des performances 

des sonars, par petits fonds (zones côtières 

et littorales) et grands fonds (zones hauturières) 

; 


Domaine 3 

● Développement de méthodes visant à l’élaboration 

de sonars volumiques, reconstituant de 

manière objective le volume acoustique d’une ou 

plusieurs antennes, corrigées des effets de la propagation 

et des réponses d’antennes ; 

● Modélisation et quantification des effets des fluctuations 

de l’environnement marin sur les traitements 

spatio-temporels en zones petits fonds et 

grands fonds ; 

● Développement et validation de traitements 

«adaptatifs à l’environnement», correctifs des effets 

de décohérence acoustique induits par les 

fluctuations du milieu ; 

● Développement de codes d’émission en sonar 

actif adaptés à l’environnement (correction de la 

dispersion en UBF, émissions continues, codes 

biomimétiques ou «bruit-mimétiques», codes très 

large bande sur plusieurs octaves,...) ; 

● Traitements sur signaux transitoires et détection 

active d’objets en milieu hautement réverbérant 

(apport potentiel du retournement temporel), effets 

de la propagation sur les critères de classification, 

méthodes temps-fréquence innovantes visant 

à améliorer la robustesse de la classification ; 

● Techniques synthétiques ou paramétriques (et 

leur combinaison) appliquées à la détection, voire 

à la classification des mines enfouies ; 

● Utilisation d’un essaim de sonars « bas coût » utilisant 

des codes orthogonaux, développement de 

sonars à ondes de surface, approche qui a montré 

son efficacité pour la détection de mines terrestres 

enfouies. 

3.2 Détection et imagerie 


● Réduction du taux de fausse alarme en imagerie 

SAR en exploitant la polarimétrie, la très haute résolution, 

le bistatisme, les modes basse fréquence 

(bandes VHF-UHF) pour les applications de type 

FOPEN (Foliage Penetration), les algorithmes de 

détection de changement ; 

● Méthodes efficaces et robustes basées sur l’émission 

d’un spectre englobant le domaine des basses 

fréquences, pour la détection des cibles furtives ; 

● Fusion de données provenant de différents types 

de capteurs (radar MTI, SAR, ladar,…), pour la 

détection de cibles mobiles ou évoluant sous un 

couvert forestier ; 

● Nouveaux concepts de radar dédiés à la détection 

et à la localisation de personnes à l’intérieur 

des bâtiments, compatibles de la réglementation 

d’emploi du spectre EM ; 

● Systèmes passifs où actif, multistatiques, MIMO 

(Multiple Input Multiple Output) de détection et de 

localisation ; 

● Méthodes inverses nécessitant de disposer de 

sources et de capteurs optimisés sur de larges 

bandes de fréquences, ainsi que de moyens de 

modélisation pertinente des phénomènes physiques 

mis en jeux ; 

● Mise en œuvre des techniques de retournement 

temporel pour accroître les capacités de détection 

/ localisation / identification d’intrus ou de cibles 

en milieu complexe ; 

● Utilisation de la bande HF (3-30 MHz) : radar à 

ondes de ciel et de sol. 

4. GUERRE ÉLECTRONIQUE 

Les études en guerre électronique viseront à améliorer 

l’efficacité des dispositifs d’autoprotection dans 

le but de réduire la vulnérabilité des plateformes : 

4.1 Furtivité 

● Emploi de nouveaux matériaux électriquement ou 

optiquement commandables ; 

● Utilisation des plasmas dans l’air pour réduire la 

SER de certains points brillants et des plasmas 

confinés dans une enceinte (radôme) destinés à 

masquer les antennes ; 

● Réduction du poids et de l’épaisseur des matériaux 

absorbant les ondes radar ; 

● Développement de méthodes théoriques de résolution 

des équations de Maxwell ; 

● Exploitation de la furtivité d’un vecteur afin d’établir 

des modèles de guidage ; 

● Etude et développement des moyens de caractérisation 

et de contrôle in situ des propriétés électromagnétiques 

des plateformes discrètes à l’issue 

de missions. 

4.2 Contre-mesures 

● Optimisation des contre-mesures (brouillage, 

leurrage) pour une meilleure efficacité / crédibilité 

(morphologique, spectrale, polarimétrique) de 

leurs signaux ou échos ; 

● Etudes de discrédit des signatures des plateformes ; 

● Modélisation de duels entre un vecteur et une menace 

en environnement réaliste ; 

● Prédiction des signatures électromagnétiques 

sous marines et optimisation des contre-mesures 

destinées à réduire ces signatures et à maîtriser 

les risques associés ; 

● Modélisation du comportement des plasmas dans 

l’air (contre-mesures sur la base de faisceaux de 

particules). 

5. AGRESSIONS 

ÉLECTROMAGNÉTIQUES 

(ET PROTECTIONS) 

Les études s’orientent aujourd’hui vers des armes 

électromagnétiques « intelligentes », regroupées 


sous le vocable anglo-saxon IEMI qui couvre toutes 

les agressions électromagnétiques intentionnelles. 

On s’intéressera notamment à des concepts utilisant 

le retournement temporel pour focaliser une 

onde sur une cible avec la possibilité de destruction 

ou d’endommagement de l’électronique interne. 

Les besoins se situent à la fois sur les générateurs 

compacts agiles en fréquence et sur les techniques 

de protections à apporter aux systèmes (accès front 

door : têtes hyperfréquences, composants électroniques…). 

Les études visant à améliorer la compréhension 

de la chaîne de vulnérabilité (depuis le couplage 

externe jusqu’à la perturbation du composant) 

seront privilégiées; un effort particulier concernera 

également la génération volontaire du chaos dans 

les circuits électroniques et son corollaire, la protection 

vis-à-vis du chaos. 

6. COMPATIBILITÉ 

ÉLECTROMAGNÉTIQUE (CEM) 

Les expérimentations se focaliseront sur l’amélioration 

de la métrologie et sur l’étude de l’impact 

de la directivité des systèmes pour les tests d’immunité 

en chambre réverbérante. Des applications 

des techniques du retournement temporel seront 

également recherchées. Des stratégies de calcul innovantes 

seront recherchées pour estimer le plus 

efficacement possible des indicateurs pertinents. 

On favorisera les approches statistiques et stochastiques 

pour l’analyse des perturbations dans les 

systèmes complexes qui peuvent présenter de nombreuses 

configurations difficiles à prédire. La compromission 

électromagnétique de l’information, 

activité Sécurité et Système d’Information (SSI), se 

rapproche de la CEM par le biais de l’intégrité du 

signal. Des travaux de modélisation avancée sur 

les couplages EM par rayonnement, par conduction, 

par non linéarités permettraient de maîtriser les 

risques de compromission des informations sensibles 

de nos équipements et systèmes. 

7. BIO-ÉLECTROMAGNÉTISME 

Pour la défense, les études de couplage « ondes - 

structures biologiques » concernent à la fois les systèmes 

radars, de télécommunications, les brouilleurs 

(lutte contre les IED) et les armes électromagnétiques. 

Pour ces dernières, il sera nécessaire de mener 

des études destinées à évaluer la marge entre 

la capacité à perturber l’électronique et le risque de 

nuire à l’humain. On parle alors d’armes à létalité 

maîtrisée. Les études antérieures étaient principalement 

focalisées sur la quantification des puissances 

absorbées par les tissus. Dans le contexte d’armes 

électromagnétiques dont la durée des impulsions ne 

dépasse pas quelques microsecondes, il sera nécessaire 

de renforcer les études axées sur la « micro 

dosimétrie », les effets athermiques et l’analyse des 

interactions au niveau cellulaire (électroporation). 

Des solutions innovantes sont à rechercher pour 

l’évaluation rapide de DAS (Débit d’Absorption Spécifique), 

par le calcul et la mesure, pour répondre à 

la problématique DREP (Danger des Rayonnements 

Electromagnétiques non ionisants sur les Personnels), 

par exemple lors du déploiement de troupes 

sur un théâtre d’opération, en présence de sources 

de champs électromagnétiques intenses. 

Domaine 3 


1. LA MODÉLISATION 

ET LA SIMULATION 

Les besoins en modélisation et simulation augmentent 

régulièrement dans tous les domaines de la 

physique, tant pour les applications militaires que 

civiles. Le Livre Blanc sur la Défense et la sécurité 

nationale cite la simulation comme l’une des voies 

permettant de raccourcir les cycles d’acquisition via 

une élaboration plus rapide des concepts et des doctrines 

d’emploi. Pour le secteur civil, le document 

de Stratégie nationale de recherche et d’innovation 

2009 (SNRI) indique que rester compétitif suppose 

une capacité à développer et intégrer continument 

les nouveaux outils de recherche, comme le calcul 

haute performance et les outils avancés de simulation 

et de modélisation. Pour le domaine, il conviendra 

de travailler sur l’évolution des méthodes de 

résolution des équations des ondes, sur leur accélération, 

tout en exploitant les capacités fortement 

croissantes des moyens de calcul informatique. 

1.1 Modélisation et simulation 


Les recherches seront orientées sur la stabilisation 

en fréquence des méthodes multipôles rapides multi-niveaux 

(MLFMM), sur des résolutions algébriques 

de la méthode des moments, sur le développement 

de méthodes asymptotiques (optique physique itérative, 

sommation de faisceaux gaussiens) et analytiques. 

Les méthodes statistiques et stochastiques 

feront également l’objet de recherches pour évaluer 

les incertitudes dans les modèles. Pour les besoins 

spécifiques AGREM et CEM, on s’efforcera d’améliorer 

la prédiction : 

● des perturbations des systèmes par des menaces 

s’étendant sur un très large spectre, de la foudre 

(du continu à 3-4 MHz) aux MFP (quelques GHz) ; 

● des couplages sur des structures complexes présentant 

des non linéarités ; 

● des couplages entre antennes utilisées sur des 

pos itions rapprochées (cosite) ; 


Domaine 3 

Pour les besoins spécifiques GE et DE, l’effort de recherche 

portera sur l’évaluation : 

● des diffractions par les fentes, les cavités (manche 

à air et intérieur de radômes) ; 

● des antennes en rayonnement in situ et en diffraction 

(SER) ; 

● des interactions multiples entre différentes structures 

ou parties d’une structure ; 

● des interactions avec l’environnement (sols et 

surfaces de mer). 

1.2 Modélisation et simulation acoustique 

Les principaux axes d’étude concerneront les méthodes 

permettant d’augmenter le réalisme des modèles 

d’évaluation de l’impact acoustique de l’environnement, 

dans un domaine de fréquence allant 

de quelques Hertz à plusieurs dizaines de kilohertz. 

Ces modèles participent à la maîtrise des performances 

des systèmes sonar, ainsi qu’à la définition 

des traitements du signal adaptés à l’environnement 

et à ses fluctuations spatio-temporelles. On privilégiera 

: 

● la modélisation déterministe de la propagation 

(tridimensionnelle, non linéaire, temporelle) des 

échos de cibles (en particulier proches des interfaces), 

de la réverbération et du bruit ambiant, en 

environnement variable ; 

● la modélisation stochastique de la propagation, 

en particulier la caractérisation de la décohérence 

spatio-temporelle des signaux acoustiques 

propagés induite par les fluctuations de l’environnement 

(interfaces et colonne d’eau), en petits et 

grands fonds, et de ses effets sur les traitements 

sonar ; 

● la validation expérimentale des modélisations 

en environnements réel (zones de référence et 

observatoires acoustiques) et maîtrisé (cuves 

acoustiques). 

2. APPLICATIONS DES NOUVEAUX 

MATÉRIAUX (MÉTAMATÉRIAUX, 

MATÉRIAUX À BANDE INTERDITE) 

Cette thématique figure parmi les ruptures citées 

dans le Livre Blanc sur la Défense et la sécurité nationale 

au chapitre 16 « L’industrie et la Recherche ». 

Les nouveaux matériaux peuvent faciliter l’intégration 

des antennes sur les plates-formes et la maîtrise 

des signatures. Parmi les priorités du groupe 

de travail « Sciences et technologies innovantes autour 

de la matière et des matériaux » du SNRI, apparaît 

le développement de nouveaux nanomatériaux, 

dont les méta-matériaux, et des procédés d’élaboration 

associés. Le « Strategic Plan 2007 » de la DARPA 

(USA) souligne que beaucoup de changements fondamentaux 

dans les techniques de combat proviennent 

des nouveaux matériaux. En 2009, le Defense 

Science Office (DSO) mentionne son intérêt pour 

la recherche de pointe sur les matériaux adaptatifs 

et les méta-matériaux pour l’optique et l’électromagnétisme. 

En Grande Bretagne, le rapport « 

Defence Technology Strategy for the demands of the 

21st century » indique que de récentes recherches 

ont proposé l’usage de métamatériaux pour guider 

les ondes tout autour d’un objet et, bien que cet effet 

reste encore à démontrer expérimentalement, il 

pourrait révolutionner les technologies de furtivité. 

Ce rapport fait référence aux travaux de Pendry sur 

l’invisibilité électromagnétique (cloaking), publiés 

en 2006. Des études concernant cette thématique 

font aussi l’objet de programmes soutenus en Chine 

(National Natural Science Foundation of China). Les 

métamatériaux sont donc amenés à jouer un rôle 

clef pour de nombreuses applications en acoustique 

et en électromagnétisme. En France les compétences 

académiques sont nombreuses mais seules 

quelques PME/PMI se sont lancées dans la fabrication 

de prototypes. Les efforts du domaine se focaliseront 

sur : 

● la réalisation d’antennes discrètes, compactes, reconfigurables, 

conformées ou intégrées, le filtrage 

des ondes de surfaces (découplage d’antennes), 

le filtrage des lobes secondaires et des lobes de 

réseaux, la focalisation de diagramme d’antenne ; 

● les composants hyperfréquences : circuits ultrarapides, 

filtres, déphaseurs, coupleurs, 

● la compatibilité électromagnétique ; 

● les fenêtres électromagnétiques : radômes sélectifs, 

contrôlables, conformables ; 

● les techniques de discrétion ou de furtivité radar 

et sonar : la réalisation d’écrans absorbants ultra 

fins, de « peaux intelligentes », de cape d’invisibilité 

ou cloaking. 

Parmi les limitations auxquelles il conviendra de 

chercher des solutions porteuses de ruptures technologiques, 

nous pouvons citer : 

● la caractérisation et l’homogénéisation des métamatériaux 

; 

● l’augmentation de la bande fréquentielle de fonctionnement 

; 

● la commande des propriétés des métamatériaux 

par application d’une tension électrique ou d’un 

signal optique ; 

● la réalisation et l’adaptation de revêtements à 

base de métamatériaux sur des objets de forme 

quelconque, en particulier pour les applications 

de type cloaking. ■ 


Nanotechnologies 

Pascal Maigné 

Responsable 

du domaine scientifique 

Jusqu’à fin 2010 

Thèmes 

Rose-Marie Capella 

Responsable 


• Nanoélectronique 

Electronique moléculaire ; Spintronique ; Electronique organique ; Electronique 3 D ; 

Photonique micro-ondes 

• Nano et Micro systèmes 

Senseurs et systèmes inertiels ; Capteurs de grandeurs physiques ; 

MEMS RF pour la guerre électronique et la détection radar ; 

Composants opto-mécaniques, magnéto-mécaniques ; 

Fiabilité ; Tenue aux environnements sévères 

• Nanophotonique 

Composants élaborés à base de nano-objets 

Nano systèmes intégrant des fonctions optiques 

• Nanomatériaux 

Protection individuelle du combattant ; Textiles fonctionnalisés 

Procédés bas-coût de synthèse des nano-objets 

Domaine 4 

• Nanobiotechnologies 

Détection biologique ; Dispositifs de microfluidique 

• Intégration de nanodispositifs 

Capteurs communicants et autonomes 


• Elaboration et mise en oeuvre de nano-objets et nanomatériaux 

• Fiabilité des nano-objets et nano-dispositifs. 

• Nouvelles fonctionnalités pour la protection du combattant 



Les nanotechnologies seront omniprésentes dans 

les applications Défense comme elles le seront dans 

les applications civiles. Prendre la mesure exacte de 

la part nano des futures technologies de Défense est 

un exercice difficile, mais il est clairement reconnu 

qu’elles apporteront des bouleversements techniques 

à la fois progressifs et profonds. 

L’enjeu pour la Défense est majeur parce que c’est 

l’ensemble des fonctions militaires qui bénéficieront 

de l’apport des nanotechnologies : de la guerre 

électronique aux systèmes de guidage et de navigation, 

de la protection du combattant aux systèmes 

de communication, des dispositifs optroniques aux 

transmissions radar ou à la propulsion. Comprendre 

et anticiper les menaces qui leur sont associées 

constituent également un enjeu majeur. 

A court ou moyen terme les applications Défense 

envisagées sont foisonnantes : matériaux nanostructurés 

pour la furtivité, pour le renforcement des 

propriétés antibalistiques, pour l’allègement des 

structures ; dispositifs à base de nano-objets pour la 

détection infrarouge, pour la détection des menaces 

biologiques et chimiques, pour la réalisation de nano-antennes 

; composants aux dimensions réduites 

pour le traitement optique des signaux radar, pour 

les dispositifs sécurisés de mise à feu, pour la protection 

des systèmes électroniques ou encore pour 

les drones miniaturisés. 

A plus long terme, c’est parce que les nanotechnologies 

sont par nature pluridisciplinaires qu’elles 

sont porteuses de ruptures dont la portée est parfois 

difficile à appréhender aujourd’hui. L’enjeu pour la 

Défense est à l’heure actuelle de considérer ces thématiques 

non comme des technologies émergentes 

où les applications Défense seraient à traiter au cas 

par cas mais bien de tirer partie très en amont de 

ces technologies qui permettront en les orientant au 

plus tôt de garantir une supériorité et une indépendance 

technologiques aux forces armées. Cette dé- 


Domaine 4 

marche proactive qui s’adresse à des technologies 

de bas TRL se situe dans un contexte mondial d’effervescence 

scientifique et de course à la prise de 

brevets et se justifie même si les perspectives d’applications 

restent lointaines et le secteur industriel 

à dynamiser. 

C’est donc à cause de la multitude d’applications 

potentielles pour la Défense et de l’évolution rapide 

de cette activité scientifique aux niveaux national et 

international, que les nanotechnologies constituent 

désormais un domaine scientifique à part entière de 

la Mission pour la Recherche et l’Innovation Scientifique 

de la DGA. 

Les thématiques que le domaine souhaite soutenir 

sont des thématiques scientifiques ou technologiques 

avec des applications Défense potentielles 

à court, moyen ou long terme. Il s’agit d’une part 

d’exploiter les phénomènes physico chimiques nouveaux 

n’apparaissant qu’aux dimensions nanométriques 

mais également d’exploiter des composants, 

dispositifs ou objets qui même s’ils ne sont pas de 

dimension nanométrique sont obtenus par des techniques 

de fabrication massivement parallèles issues 

de la microélectronique, garantissant ainsi une réduction 

des coûts et des encombrements. De plus et 

de manière générale, les dispositifs et composants 

à finalité militaire doivent être en mesure de résister 

aux températures extrêmes, aux environnements 

agressifs, aux très fortes radiations et doivent rester 

opérationnels après des périodes de vieillissement 

prolongé. Les solutions de durcissement face aux 

rayonnements ionisants doivent être envisagées et 

intégrées au plus tôt dans la conception des dispositifs 

à base de nanotechnologies. Enfin, les solutions 

retenues seront celles qui permettront un maintien 

des matériels militaires en condition opérationnelle, 

à un coût le plus faible possible. 


1. NANOÉLECTRONIQUE 

La nanoélectronique constitue l’une des disciplines 

les plus prometteuses des nanotechnologies 

puisqu’elle couvrira à moyen ou à long terme les 

besoins des forces armées, en permettant l’élaboration 

de composants plus compacts et plus performants 

pour des applications en guerre électronique, 

en information et communication ou encore en guidage 

et navigation. A court terme la DGA s’intéresse 

à la réalisation de composants et circuits haute fréquence, 

large bande et de forte puissance tels que : 

● des commutateurs à faibles pertes et grande isolation 

; 

● des filtres à haute sélectivité et accordables ; 

● des oscillateurs à haute pureté spectrale, en particulier 

à faible bruit de phase ; 

● des modulateurs et démodulateurs ; 

● des antennes ou réseaux d’antennes multifonctions. 

Les avancées en nanoélectronique se font selon 

deux approches bien établies. D’abord l’approche 

top down qui vise à favoriser l’accroissement des 

performances et la réduction des coûts par la réduction 

de la taille des composants et l’augmentation 

de la densité d’intégration des circuits. Les 

principales directions de recherche de cette approche 

sont le développement des techniques de lithographie, 

l’élaboration des composants CMOS( 10 ) 

ultimes (composants aux dimensions déca-nanométriques), 

du développement de nouvelles mémoires 

(NVM( 11 ), Flash, DRAMs( 12 )…) et l’étude de 

l’ensemble des phénomènes liés à l’ultra miniaturisation 

(effets quantiques, transport balistique, 

fluctuation de paramètres à l’échelle atomique, phénomènes 

de transport non-stationnaires). Etant au 

cœur de la feuille de route industrielle, cette approche 

est fortement soutenue par la recherche civile, 

industrielle ou académique. Compte tenu du niveau 

d’investissement nécessaire pour orienter un 

développement spécifique, les activités de la DGA 

dans ce domaine se limitent essentiellement à une 

veille scientifique, mais des actions ciblées peuvent 

néanmoins être envisagées, afin de s’assurer de la 

compatibilité de ces avancées avec une utilisation 

en environnement sévère. Il en est de même concernant 

les technologies d’intégration hétérogène 3D 

à haute densité de connexions, faisant appel par 

exemple aux technologies d’empilements de circuits 

en couches minces au niveau wafers. Ce type 

de technologie qui permet d’empiler des circuits et 

de les connecter de façon verticale, offrira à terme 

des produits électroniques de nouvelle génération 

ayant des performances accrues, des fonctionnalités 

électroniques étendues, avec une compacité et 

un coût très fortement réduits. 

La nanoélectronique s’appuie également sur une 

approche de type bottom-up où, à l’inverse, il s’agit 

d’utiliser des techniques de manipulations des 

atomes ou de molécules, ou des techniques d’auto-assemblage 

pour élaborer et reproduire des fonctions 

électroniques. Ces technologies devraient être 

disponibles à moyen ou long terme. Cette approche 

est donc le résultat de la convergence de la physique, 

de la chimie, de la biologie, de la science des matériaux 

et celles de l’ingénieur. L’approche bottom-up 

est donc particulièrement susceptible de ruptures. 

Les sujets présentant un intérêt pour la défense couvrent 

principalement l’électronique moléculaire et 

la spintronique : 

● dans le domaine de l’électronique moléculaire la 

DGA soutiendra des propositions visant la réalisation 

de fonctions électroniques élémentaires à 

partir d’éléments uni ou bidimensionnels. Sont 

concernés en premier lieu les dispositifs à base 

de nanotubes de carbone et les dispositifs à base 

( 10 ) CMOS : Complementary Metal Oxyde Semiconductor 

( 11 ) NVM : Non Volatile Memory 

( 12 ) DRAM : Dynamic Random Access Memory 


de graphène. Sont également concernées la fonctionnalisation 

et les applications des nano fils 

inorganiques. Mais la vitesse des processeurs 

étant limitée par la puissance dissipée plus que 

par la vitesse des composants, il est important de 

s’intéresser aussi à l’architecture des nouveaux 

systèmes et minimiser la consommation énergétique 

par opération élémentaire ; 

● la spintronique permet elle aussi la réalisation 

de fonctions électroniques élémentaires grâce à 

l’utilisation de courants électriques polarisés en 

spin et de nanomatériaux magnétiques. L’intérêt 

Défense réside dans la réalisation de composants 

insensibles aux très fortes radiations et de très 

faible consommation : mémoires non volatiles, 

capteurs magnétiques, oscillateurs locaux à très 

haute pureté spectrale. 

A l’interface entre la nanoélectronique et la photonique, 

des nano composants sont en cours de développement 

pour le traitement optique des signaux 

radar. Ce domaine connu sous le nom de photonique 

micro-onde présente un intérêt Défense évident, 

de part la rapidité de traitement des données, 

l’allégement significatif des équipements et l’insensibilité 

aux agressions électromagnétiques. Cette 

activité continuera d’être soutenue. 

La compréhension et l’exploitation des phénomènes 

physico-chimiques ne se limitent pas à l’approche 

bottom-up de la nanoélectronique. Il existe ainsi 

des thématiques qui sans être prioritaires feront 

l’objet d’une veille scientifique. C’est le cas de l’électronique 

organique qui présente un intérêt Défense 

à condition que les performances des composants 

progressent de manière significative. 

2. NANO ET MICRO SYSTÈMES 

Les micro et nano systèmes électromécaniques 

trouvent régulièrement de nouvelles applications 

tout en améliorant les performances des fonctions 

déjà existantes. C’est déjà le cas pour de nombreuses 

applications militaires et la DGA continuera 

à porter une attention particulière à cette technologie. 

Les MEMS/NEMS( 13 ) sont traités dans le domaine 

nanotechnologies parce que les procédés de 

fabrication utilisés pour les réaliser sont issus de la 

microélectronique et sont donc destinés à terme à 

atteindre des dimensions nanométriques. Les applications 

Défense à court moyen ou long terme qui 

seront soutenues concernent : 

● les senseurs et systèmes inertiels à base de MEMS 

pour des applications en guidage et navigation tel 

que les accéléromètres, gyromètres, etc. ; 

● l’utilisation des M(N)EMS pour l’élaboration de 

capteurs de grandeurs physiques, et destinés à 

des applications aussi diverses que les dispositifs 

sécurisés de mise à feu des munitions, le contrôle 

de trajectoires des satellites par des micro propulseurs 

(domaine des PYRO-MEMS), des micro-actionneurs 

pour le contrôle d’écoulement fluidique 

(domaine des AERO-MEMS) ou de l’élaboration 

de micro-sources d’énergie (POWER-MEMS), etc. 

● les MEMS RF et les composants associés tels que 

les commutateurs, résonateurs, filtres, limiteurs 

de puissance qui par leur principe de fonctionnement 

peuvent permettre de combiner les avantages 

des composants mécaniques (linéarité, 

faibles pertes, faible consommation) et des composants 

électroniques intégrés (miniaturisation, 

faible coût). La priorité est mise sur la réalisation 

de fonctions complètes (retard variable, filtre 

ajustable,…) plutôt que sur des éléments isolés ; 

● l’exploitation des propriétés optiques (MOEMS) ou 

des propriétés magnétiques (MagMEMS) pour la 

réalisation de nouvelles fonctionnalités. On peut 

penser en particulier à des micro actuateurs, des 

micromoteurs ou des micro sources d’énergie… 

Enfin même si les applications Défense long terme 

sont encore mal définies, de nouveaux concepts de 

nano systèmes sont certainement porteurs de ruptures. 

Ainsi parmi les concepts émergeants, on peut 

citer le développement de nouveaux types d’actuateurs 

exploitant les propriétés de micro-organismes, 

comme les flagelles de bactérie. Cette approche est 

une façon de concevoir des MEMS en milieu liquide. 

Ce travail est très amont mais fera cependant l’objet 

d’une veille scientifique. 

3. NANOPHOTONIQUE 

Les composants photoniques réalisés à partir de 

nano objets seront aussi suivis par le domaine Nanotechnologie. 

On peut citer à titre d’exemple, les 

bolomètres à base de nanotubes de carbone. 

L’objectif est d’une part d’identifier les performances 

accessibles avec ce type de composants , et d’autre 

part de mieux cerner les difficultés rencontrées au 

niveau de la mise en oeuvre des nanotechnologies, 

afin de pouvoir soutenir efficacement ces axes si un 

intérêt Défense était clairement identifié. 

Aujourd’hui il apparait une forte convergence entre 

la nanoélectronique et la photonique. 

C’est le cas entre autres, de la nanophotonique sur 

Silicium, qui va permettre un transfert de données 

ultra rapide entre systèmes communicants, entre 

processeurs et intraprocesseurs,tout en permettant 

une forte réduction de la consommation électrique, 

du poids, de l’encombrement et du coût. 

Ces nanosystèmes intégrant des fonctions optiques, 

réalisés avec les technologies de micro et nanoélectronique 

feront l’objet d’une veille scientifique 

de proximité. L’une des applications Défense pourrait 

être les calculateurs embarqués extrêmement 

rapides. Dans le cadre de cette veille des soutiens 

ponctuels sont envisagés pour certaines actions 

suceptibles de faire progresser la technologie, ou visant 

à explorer la pertinence de certains concepts 

d’emploi. 

Domaine 4 

( 13 ) Micro/Nano Electro-Mechanical System 


Domaine 4 

4. NANOMATÉRIAUX 

L’exploitation des propriétés des nanomatériaux 

pour des applications militaires reste dans le domaine 

Matériaux, Chimie et Energie. Ainsi les matériaux 

multi spectraux fonctionnels, les matériaux 

pour la détection et le criblage nomade de toxiques 

et les matériaux pour les micro-sources d’énergie ne 

sont pas couverts par le domaine des nanotechnologies. 

En revanche le domaine s’intéressera d’une part aux 

propositions concourant à la protection du combattant 

et en particulier aux textiles fonctionnalisés et 

intelligents : vêtements déperlants, armure souple, 

intégration de dispositifs de premiers soins, réduction 

des signatures, etc. Les solutions proposées 

devront offrir des garanties de fiabilité et de réparabilité. 

D’autre part, le domaine s’intéressera aux méthodes 

innovantes de fabrication des nanomatériaux dans 

la mesure ou elles favoriseront par leurs propriétés 

spécifiques à l’émergence d’une application Défense. 

Les exemples sont très nombreux et on peut 

citer les propriétés mécaniques pour des textiles 

aux caractéristiques antibalistiques, des propriétés 

électroniques pour des composants en électronique 

souple, des dispositifs performants de récupération 

d’énergie, des nano antennes, des propriétés optiques 

pour des composants de détection infrarouge 

bas-coût à température ambiante. Ces méthodes innovantes 

concerneront : 

● les procédés de synthèse des nano-objets, en 

particulier des Nanotubes de Carbone incluant les 

méthodes de séparation performantes, bas-coût 

et industrialisables ou les méthodes de conversion 

entre métalliques et semi-conducteurs ; 

● la fabrication, la caractérisation et l’exploitation 

des propriétés physico-chimiques des nano fils 

inorganiques. 

Enfin, il existe des procédés qui sont en cours de 

développement au sein de la recherche civile et qui 

feront l’objet d’une veille scientifique active de la 

Figure 4.1 : Illustration d’un 

nanotube de carbone. 

part du domaine des nanotechnologies. Ces procédés 

innovants adressent par exemple les méthodes 

d’organisation douce pour l’obtention de structures 

linéaires 1D et la mesure de leurs propriétés mécaniques, 

électriques, magnétiques, optiques ; potentiellement 

source de rupture et exploitables en 

nanoélectronique ou dans le domaine des nanodispositifs 

. On suivra également la fabrication et la 

caractérisation d’assemblage de molécules uniques, 

de moteurs moléculaires capables de produire un 

mouvement dirigé sous une impulsion physique extérieure 

ou de manière plus complexe de structures 

susceptibles de se déplacer grâce à la conversion en 

énergie mécanique de l’énergie chimique issue de 

l’hydrolyse de l’ATP. 

5. NANO BIOTECHNOLOGIES 

Depuis de nombreuses années les nanotechnologies 

ont une contribution importante dans le domaine 

des biotechnologies pour applications Défense, essentiellement 

par la conception et la réalisation de 

micro et nano systèmes. De façon générale, cette 

contribution se situe dans le cadre des équipements 

de protection du combattant et du suivi et de la 

prise en charge médicochirurgicale. Les deux applications 

les plus immédiates sont, d’une part les 

détecteurs biologiques de terrain, et d’autre part les 

dispositifs de micro fluidique permettant une analyse 

parallèle et rapide d’échantillons. 

Les microsystèmes dédiés à la détection des menaces 

biologiques font partie de la famille des 

bio-MEMS. De nombreuses technologies sont en 

concurrence pour optimiser cette détection. Elles 

sont basées sur des phénomènes optiques, électriques 

ou encore mécaniques. Le choix de la technologie 

doit être guidé par le composant final qui 

doit présenter l’un ou plusieurs des attributs suivants 

: compact (portable, idéalement individuel), 

sensible, sélectif, communiquant et peu consommateur 

en énergie. La rupture technologique ici se 

situe dans l’opérabilité des systèmes sur le terrain et 

en temps réel contrairement aux systèmes actuels 

fondés sur une analyse postérieure en laboratoire. 

La technologie MEMS permet également le développement 

d’identificateurs d’état physiologique du 

combattant ainsi que le suivi de son évolution, la 

position française considérant que ces dispositifs de 

surveillance doivent rester non invasifs. 

L’intérêt de la Défense dans les dispositifs de microfluidique 

réside dans la capacité à pratiquer des 

analyses multiplexes (détection de nombreuses 

cibles en parallèle dans le même échantillon), ultra-sensibles 

(capture et détection de quelques microorganismes 

par exemples) et rapides dans un 

contexte de traçabilité, de l’exposition à des substances 

toxiques, de diagnostic sur site ou d’intervention 

médicale à distance. Outre l’effet de parallélisation 

lié à la miniaturisation des plateformes 

d’analyses (laboratoires sur puce), la sensibilité et la 

sélectivité des détecteurs pourraient bénéficier des 

ruptures technologiques apportées par la manipulation 

des analytes à l’échelle micro et nanométriques 


(nouvelles méthodes de tri, séparation, préconcentration 

lié au changement de la physique des fluides 

à ces échelles). Enfin, la capacité de réaliser une 

détection quelque soit le théâtre de la mission, la 

multiplication des analyses liée à une surveillance 

continue de la menace, requièrent de privilégier les 

systèmes d’analyse présentant un coût abordable. 

Les technologies bas-coût seront donc suivies avec 

un intérêt particulier (dispositifs micro fluidiques 

sur papier ou sur films souples). S’il n’y a pas dans 

ce domaine de besoin spécifique Défense quant aux 

performances des dispositifs, le soutien de la DGA 

se justifie dans la mesure où elle souhaite accélérer 

le développement de ces technologies pour en 

disposer le plus rapidement possible. Néanmoins, 

comparativement au diagnostic médical, l’analyse 

d’échantillons environnementaux implique que les 

technologies et systèmes soient compatibles avec 

des matrices complexes (eaux, collectes d’aérosols, 

prélèvements divers…). 

Enfin, c’est à l’interface entre la biologie, la chimie 

et les matériaux que sont en train d’émerger des 

technologies dites bio-inspirées, pour l’élaboration 

de matériaux à l’échelle du nanomètre avec une 

précision et un contrôle de la structure au niveau 

moléculaire. Il s’agit en particulier de technologies 

de nano construction exploitant les capacités de 

reconnaissance moléculaire de l’ADN. Ainsi des 

éléments d’ADN synthétique ou des anticorps disponibles 

commercialement peuvent être fonctionnalisés 

pour une application déterminée. Le domaine 

se doit de suivre par une veille scientifique 

active les évolutions de ces technologies. 

Un second pan de développement touche la biologie 

cellulaire synthétique qui vise à produire des organismes 

pour remplir une fonction particulière par 

exemple de détection. Cette activité de recherche 

est à la limite de la biologie classique et de la nanotechnologie 

puisque les chercheurs tentent de développer 

des briques élémentaires à partir de micro et 

nano-objet biologiques pour en faire des systèmes 

par exemple de détection de toxines ou de purification 

intégrables dans des systèmes physiques micro 

ou nanostructurés. Ces domaines très amont qui 

utilisent la puissance des nanotechnologies « naturelles 

» doivent être suivis par une veille scientifique 

active sur les évolutions de ces technologies. 

6. L’INTÉGRATION 

DE NANO DISPOSITIFS 

Pour que les démonstrateurs de laboratoire issus 

des nanotechnologies deviennent une réalité opérationnelle 

à court terme, il faut dès à présent se 

préoccuper de leur intégration dans des systèmes 

complexes plus larges et de leur capacité à résister 

aux environnements militaires, à savoir des conditions 

extrêmes de température, de pression ou d’environnements 

corrosifs. 

Si par exemple, de nombreux concepts de détection 

biologique sont actuellement en cours de développement, 

peu d’études proposent des dispositifs 

présentant un système de communication sans fil 

et une source d’énergie intégrés assurant ainsi une 

autonomie énergétique à un objet communiquant 

tout en conservant les avantages de la miniaturisation 

et du faible encombrement. L’intégration de 

plusieurs fonctions sur une même plate-forme, ou 

l’augmentation des fonctionnalités d’un composant, 

sont des thématiques qui seront donc soutenues 

par la DGA. Les exemples d’applications court terme 

sont nombreux, citons simplement la réalisation de 

dispositif de reconnaissance ami-ennemi individuel 

qui contribuera à renforcer la protection du combattant. 

Enfin, la démonstration de la fiabilité des micro et 

nano-objets, en particulier des MEMS, dans des environnements 

sévères et ce quelque soit l’application, 

reste un obstacle à surmonter impérativement 

et ce type d’étude pourra être soutenue. 

Domaine 4 

Les priorités choisies pour la période 2011-2012 

ont pour objectif de favoriser l’émergence d’applications 

Défense fonctionnelles à court ou moyen 

terme. 

Elles concernent : 


● l’élaboration et la mise en œuvre de nano-objets 

et nano-matériaux par des méthodes de synthèse 

et de technologies bas-coût. Les propriétés physico 

chimique obtenues doivent être reproductibles 

pour que les nanotechnologies soient utilisables 

à plus grande échelle. Le tri des nanotubes 

de carbone doit être en particulier résolu à court 

terme ; 

● la fiabilité des nano-objets et des nano-dispositifs 

présentant un intérêt potentiel pour la Défense, 

pouvant être intégrés à terme dans un système 

électronique complexe et donc utilisés en environnement 

sévère ; 

● le développement de nouvelles fonctionnalités 

pour la protection du combattant. 

Les thématiques sont très diverses et peuvent 

concerner : les matériaux rhéo-épaississants 

pour armure souples, les vêtements furtifs, l’intégration 

de capteurs, de systèmes communicants 

et de sources d’énergie, de dispositifs de reconnaissance 

ou de dispositifs d’intervention médicale 

à distance. 


Domaine 4 

DÉBAT PUBLIC SUR LES 

NANOTECHNOLOGIES ET TOXICITÉ 

POTENTIELLE : 

Les nanotechnologies ont fait l’objet d’un débat public 

du mois de septembre 2009 au mois de février 

2010. Le maître d’ouvrage à l’origine de ce débat 

était constitué de sept ministères, dont celui de la 

Défense. Il avait pour ambition de recueillir, par l’intermédiaire 

de la commission particulière du débat 

public, l’avis des citoyens sur les orientations de la 

politique de l’Etat en matière de nanoparticules et 

nanomatériaux. Pendant toute la période du débat, 

le ministère de la Défense par l’intermédiaire 

de son représentant a apporté sa contribution en 

répondant aux questions posées sur le thème des 

nanotechnologies militaires. En cohérence avec le 

rôle joué pendant la période du débat, la mise en 

œuvre de la politique scientifique de la DGA se fera 

dans le strict respect des orientations et conclusions 

énoncées par l’Etat. 

La toxicité potentielle des nanoparticules synthétiques 

est un sujet de préoccupation pour les Forces 

Armées, qui se doivent de réglementer ou d’interdire 

l’exposition de leurs personnels à des sources 

potentiellement dangereuses. La DGA procède donc 

à une veille scientifique active en suivant les études 

de toxicologie menées par la communauté scientifique 

internationale. De plus, elle se doit de prêter 

une attention particulière à la présence de nanoparticules 

dans des environnements spécifiques : 

conditions contraignantes, atmosphères confinées, 

risques d’endommagement ou de destruction ainsi 

qu’au démantèlement (analyse du cycle de vie). Les 

travaux de nature à apporter des éléments d’information 

sur ces questions seront donc soutenus par 

la DGA. ■ 


Photonique 

Bruno Desruelle 

Responsable 


Jusqu’à fin 2010 

Thèmes 

Le domaine Photonique couvre les technologies relatives à l’utilisation de rayonnements tiques depuis les ondes THz jusqu’aux rayons γ : 

électromagné- 

• Sources 

• Détecteurs 

• Fibres optiques 

• Plasmonique, métamatériaux, nanophotonique 

• Systèmes d’imagerie 

• Techniques de spectroscopie 

• Métrologie temps-fréquence 

• Senseurs inertiels 

• Information quantique 


Philippe Adam 

Responsable 


• Technologies innovantes pour la détection de matières dangereuses 

• Utilisation des lasers à impulsions brèves 

Domaine 5 

L 

es perspectives scientifiques offertes dans le 

domaine de la photonique sont nombreuses et 

suscitent un intérêt important de la part de la DGA. 

Les études menées dans les laboratoires se caractérisent 

en effet par une grande richesse et présentent 

un potentiel d’impact important pour un grand 

nombre d’applications militaires. On observe, d’une 

part, des progrès qui s’inscrivent dans la continuité 

des approches « traditionnelles ». Cette catégorie 

rassemble, par exemple, l’amélioration des composants 

de base comme les sources lasers et les 

détecteurs qui permettent d’accroître les performances 

d’applications déjà exploitées. Les progrès 

technologiques conduisent, d’autre part, à un accès 

plus facile vers des bandes spectrales peu exploitées 

jusqu’à maintenant (THz, rayons X et γ), qui permettront 

d’aboutir à des dispositifs offrant de nouvelles 

fonctionnalités, comme l’imagerie « pénétrante ». A 

un niveau plus prospectif, différentes thématiques 

de recherche, comme l’information quantique, les 

métamatériaux ou la synthèse d’ouverture optique 

sont susceptibles de conduire à des ruptures technologiques 

très significatives dans les domaines 

d’application concernés. A ce titre, la DGA conduira 

une veille scientifique active sur ces sujets qui permettra 

un suivi proche de l’évolution de leur niveau 

de maturité technologique. 



Pour les militaires, comme dans de nombreux autres 

domaines d’applications, la photonique offre avant 

tout une meilleure capacité d’observation. Les systèmes 

d’imagerie, qui constituent un élément clé du 

dispositif de renseignement, représentent ainsi une 

part importante de la photonique militaire. Les enjeux 

scientifiques dans ce domaine sont nombreux 

mais convergent tous vers le même objectif : voir 

« mieux ». Il s’agit, par exemple, d’améliorer la résolution 

des imageurs pour accéder à de meilleures 

capacités d’identification, de développer des techniques 

pour le décamouflage, ou de développer de 

nouveaux concepts permettant de voir à travers des 

milieux habituellement opaques. 

La détection de matières dangereuses, aujourd’hui 

clairement identifiée comme un besoin prioritaire 

pour la défense et la sécurité, constitue une 

autre application importante de la photonique. En 

effet, avec l’utilisation massive des engins explosifs 

improvisés au cours des conflits récents, et le 

risque toujours présent d’attaques biologiques ou 

chimiques, il est indispensable de développer des 

équipements capables de détecter au plus tôt ces 

menaces. L’enjeu scientifique pour la DGA consiste 

à explorer de nouvelles voies pour la détection d’explosifs, 

et d’agents biologiques ou chimiques, pour 

aboutir à des systèmes de détection ultrasensibles, 

offrant une excellente sélectivité. 


Domaine 5 

Les systèmes optroniques sont également amenés à 

jouer un rôle important dans le domaine de la protection 

des plateformes militaires ou de la protection 

de zone. A court terme, ce sont les systèmes de 

contre-mesures optroniques qui permettront d’offrir 

une protection accrue face aux missiles autodirecteurs 

infrarouge. A plus long terme, la DGA s’intéresse 

aux armes laser de haute énergie, capables par 

exemple de faire exploser en vol un missile de croisière. 

Dans ce domaine, l’enjeu essentiel consiste à 

faire progresser les technologies laser, ainsi que les 

systèmes de pointage et focalisation en environnement 

turbulent, mais aussi à explorer de nouveaux 

concepts s’appuyant, par exemple, sur l’utilisation 

de lasers femtoseconde. 

Enfin, la photonique intervient pour la réalisation 

d’instruments de haute performance pour le guidage 

et la navigation des différents vecteurs d’intervention 

militaires. Il est en effet essentiel de disposer 

de moyens de géoréférencement fiables et précis 

pour permettre aux différents types de plateformes, 

y compris les engins téléopérés et autonomes, utilisées 

dans les forces armées (air, terre, mer, espace) 

d’évoluer avec précision sur le théâtre d’opération. 

L’enjeu scientifique en photonique se situe pour 

l’essentiel autour du développement d’accéléromètres 

et gyromètres à ondes de matière susceptible 

d’aboutir à la réalisation de centrales inertielles 

de très haute performance. Un intérêt est également 

exprimé pour améliorer la compacité des horloges 

atomiques. 


1. SYSTÈMES D’IMAGERIE 

1.1 Détecteurs 

Le détecteur de lumière constitue un élément fondamental 

des systèmes d’imagerie et ses caractéristiques 

ont un impact direct sur la performance 

globale du système. De nombreuses études sont à 

mener pour faire naître une nouvelle génération de 

composants : 

● Un besoin est exprimé pour continuer à améliorer 

les composants destinés à la vision bas niveau 

de lumière dans le proche infrarouge, qui 

ont beaucoup progressé ces dernières années. La 

DGA cherchera en particulier à acquérir une compréhension 

globale des différentes technologies 

en concurrence (photodiodes à avalanche, EBC- 

MOS( 14 ), caméras intensifiées, CMOS ultime...) 

pour les hiérarchiser en fonction de leur apport 

opérationnel et définir une feuille de route. 

● En détection infrarouge refroidie, de nombreuses 

idées sont à développer pour permettre de faire 

progresser la filière HgCdTe. L’ingénierie de 

bandes est désormais possible grâce à la maîtrise 

des dopages et des techniques de dépôt de type 

EJM( 15 ). En résulte un intérêt croissant pour des 

nouvelles structures, encore à inventer, permettant 

par exemple de fonctionner à plus hautes 

températures, ou d’amplifier le signal. Par ailleurs, 

une veille active sera menée sur l’utilisation des 

super-réseaux pour la réalisation de détecteurs 

pour l’infrarouge thermique dans la filière III-V. 

● Au niveau des détecteurs infrarouges non-refroidis, 

les travaux sont actuellement centrés sur le 

développement de la filière silicium amorphe ; la 

tendance est la réduction du pas des pixels (inférieurs 

à 20µm), tout en maintenant les performances 

en NETD( 16 ) en dessous de 50mK. De 

nouvelles recherches sont à mener sur l’étude de 

matériaux alternatifs et sur l’utilisation de nanomatériaux 

ou nanostructures. 

● Les recherches au niveau des circuits de lecture 

sont également à poursuivre. Il s’agit notamment 

de développer des électroniques capables d’offrir 

des fonctionnalités étendues. On peut citer les rétines 

artificielles programmables qui permettent, 

grâce à l’implémentation, dans le plan focal des 

détecteurs, d’algorithmes de traitement d’image 

de haut niveau, d’atteindre des niveaux d’autonomie 

inégalés. La DGA s’intéresse également à 

de nouvelles approches pour améliorer la dynamique 

des capteurs. 

● Enfin, l’utilisation des plasmons de surface offre 

des perspectives très intéressantes pour la réalisation 

d’un nouveau type de photodétecteurs. La 

structuration intelligente du pixel devrait ainsi 

permettre de confiner la lumière à des échelles 

inférieures à la longueur d’onde, ouvrant ainsi la 

possibilité de réduire la taille de la zone active et, 

par là même, son courant d’obscurité. 

1.2 Imagerie pénétrante 

Cette rubrique englobe les technologies susceptibles 

de permettre de voir à travers des milieux opaques 

pour les domaines de longueur d’onde habituellement 

utilisés. Ainsi, l’utilisation de rayonnements 

électromagnétiques dans la gamme THz (100 GHz 

- 20 THz), et de rayons X ou γ permet de bénéficier 

de propriétés de transparence très intéressantes à 

travers de nombreux matériaux (plastique, tissus, 

matériaux de construction…) et pourrait permettre 

de conduire à des systèmes d’imagerie capables, par 

exemple, de détecter une ceinture d’explosifs camouflés 

sous des vêtements ou dans des containers. 

La partie basse du domaine THz (100 GHz – 1 THz) 

présente un intérêt clairement établi pour ce genre 

de fonctionnalités. Il s’agit maintenant de faire progresser 

les technologies de composants (sources et 

surtout détecteurs) pour aboutir à des niveaux de 

performance compatibles avec une utilisation opérationnelle. 

L’utilisation de rayons X amène de nombreuses 

questions en termes d’utilisation opérationnelle et 

l’effort de la DGA à court terme vise à mieux comprendre 

le potentiel de cette approche pour l’imagerie 

pénétrante, a priori exclue pour une utilisation 

sur des individus. 

( 14 ) Electron Bombarded CMOS 

( 15 ) Epitaxie par jet moléculaire 

( 16 ) Noise Equivalent Temperature Difference 


1.3 Imagerie hyperspectrale 

Le principe de cette technologie consiste à exploiter 

les caractéristiques spectrales d’une image afin d’en 

extraire un maximum d’informations. Le traitement 

de ces données permet ensuite de conduire à l’identification 

d’un objet au sein d’une scène complexe. 

L’avenir sera consacré à la construction de bases 

de données pour identifier l’information disponible 

et déterminer les signatures caractéristiques. Enfin, 

des études seront menées sur les architectures 

de systèmes d’imagerie hyperspectrale passive et 

active, et les composants associés. L’utilisation de 

filtres plasmoniques pour la réalisation d’une caméra 

multispectrale est un sujet qui mérite une attention 

particulière. 

1.4 Imagerie haute résolution 

On traite ici des techniques d’imagerie permettant 

d’atteindre de très hautes résolutions angulaires 

(< quelques µrad) en présence ou non de turbulences 

atmosphériques, à savoir l’optique adaptative 

et la synthèse d’ouverture. L’optique adaptative 

devrait permettre d’améliorer de manière significative 

la résolution de certains moyens d’observation 

militaires, destinés par exemple à l’identification de 

cibles aériennes à grande distance ou la surveillance 

de l’espace. Un enjeu dans ce domaine consiste à 

étendre le champ d’isoplanétisme de ces dispositifs 

et l’utilisation de techniques multi-conjuguées offre 

une réponse intéressante à ce problème. 

La synthèse d’ouverture optique offre un potentiel 

de performance intéressant mais à long terme, et 

la DGA se contentera d’une veille scientifique sur le 

sujet. 

1.5 Protection de l’observation 

Ce thème fait référence aux techniques de protection 

des systèmes d’imagerie (l’œil nu y compris) 

face à des agressions lasers, continues ou impulsionnelles. 

Cette rubrique englobe également les 

aspects furtivité des systèmes optiques. Dans ce 

domaine, la DGA cherche à améliorer les performances 

des limiteurs optiques, principalement dans 

le visible et l’infrarouge bande II ou III. Toute idée 

pouvant favoriser le développement d’un commutateur 

optique rapide et grand champ est également 

susceptible d’intéresser la défense. Des travaux sont 

également à conduire au niveau de la réduction de 

la « surface équivalente laser » des systèmes d’observation. 

2. SOURCES ET SYSTÈMES LASER 

2.1 Technologies laser 

De nombreuses pistes de progrès sont identifiées 

dans le domaine des technologies laser pour améliorer 

les performances des systèmes existants ou 

conduire à l’émergence de nouvelles applications. 

Dans le domaine du proche infrarouge (1-2 µm), ce 

sont les applications de type imagerie active, ou à 

plus long terme les armes laser de haute énergie, 

qui tirent le besoin. Pour ce type d’applications, la 

DGA s’intéressera essentiellement aux nouveaux 

matériaux lasers permettant de conduire à une 

montée en puissance. Il s’agira notamment de développer 

les technologies permettant d’améliorer 

le rendement à la prise des sources (matériaux à 

faible défaut quantique), maintenir l’effort sur les 

fibres laser et les techniques de recombinaison, et 

poursuivre le travail sur l’utilisation des céramiques 

laser. Ce travail englobera également une réflexion 

sur les lasers semiconducteurs qui jouent un rôle 

crucial dans l’évolution des technologies laser. 

Un besoin fort est exprimé pour la génération de 

rayonnements dans le moyen et lointain infrarouge 

(3-5 et 8-12 µm) pour les contre-mesures optroniques, 

la détection d’optiques pointées et la spectroscopie. 

Un effort important sera consacré aux 

lasers à cascade quantique de manière à accroître 

la puissance de sortie, améliorer le rendement à 

la prise et offrir des propriétés spectrales satisfaisantes 

pour l’analyse spectrale IR. 

La génération d’impulsions brèves de forte énergie 

n’est pas considérée comme le sujet le plus prioritaire 

par la DGA mais tout développement innovant 

permettant d’offrir un gain en performance significatif, 

en particulier pour l’émission en bande 3-5 

µm, sera examiné avec attention. 

2.2 Utilisation des impulsions femtoseconde 

Les performances offertes par les lasers femtoseconde 

en terme de puissance crête ouvrent l’accès à 

une région de l’espace des paramètres qui pourrait 

offrir des potentialités importantes. L’objectif de la 

DGA consiste à évaluer le potentiel et les avantages 

compétitifs de la technologie pour des concepts 

d’emploi comme la contre-mesure optronique ou 

la détection NRBC. Pour répondre à cette question, 

il est nécessaire de poursuivre les travaux sur les 

phénomènes de propagation d’une impulsion femtoseconde 

dans l’atmosphère, l’éblouissement des 

capteurs en régime femtoseconde, ainsi que sur 

l’analyse des interactions laser-matière. 

2.3 Transport de faisceaux 

Dans certaines applications où les contraintes d’encombrement 

sont particulièrement sévères (e.g. 

contre-mesures optroniques), le transport du faisceau, 

permettant le déport de la source dans un endroit 

favorable du système, constitue un enjeu important. 

Ainsi, la DGA a pour objectif de développer 

une technologie de fibres monomodes et à faibles 

pertes entre 3 et 5 µm. L’utilisation de fibres non linéaires 

pour la génération de supercontinuum dans 

la même bande spectrale offre une fonctionnalité 

intéressante. 

Pour des applications de type arme laser de haute 

énergie, la problématique est différente dans la mesure 

où les densités de puissance envisagées nécessitent 

l’utilisation d’optiques de grande dimension 

présentant d’excellentes tenues au flux lumineux 

sur des durées importantes. Il s’agira ici d’étudier les 

Domaine 5 


Domaine 5 

approches les plus prometteuses pour la réalisation 

de traitements pour les forts flux. 

2.4 Techniques de spectroscopie 

L’utilisation des techniques de spectroscopie présente 

un grand intérêt pour la détection et l’identification 

d’agents biologiques, chimiques et de 

substances pyrotechniques. Sur cette thématique, 

la DGA a pour but d’étudier les approches proposées 

par les laboratoires pour évaluer leurs performances 

en terme de sensibilité et de sélectivité 

dans l’idée d’une utilisation opérationnelle pour la 

détection locale ou à distance de matières dangereuses. 

Cette étude englobera notamment les techniques 

de spectroscopie infrarouge, THz, Raman, de 

fluorescence ou la spectroscopie de plasma induit 

par laser. Parmi les différentes approches considérées, 

un intérêt est exprimé en particulier pour la 

spectroscopie Raman dans le domaine UV. 

3. SYSTÈMES DE RÉFÉRENCE 

TEMPS-ESPACE ET INFORMATION 

QUANTIQUE 

3.1 Horloges atomiques 

Des perspectives intéressantes se dessinent dans 

l’utilisation de vapeurs d’alcalins pour la définition 

de références temps-fréquence. Sur cette thématique, 

l’effort de la défense porte sur deux axes principaux. 

Le premier objectif consiste à développer les 

techniques d’horloge à piégeage cohérent de population 

dans des micro-cellules. Ces micro-horloges 

devraient permettre d’améliorer les récepteurs de 

radionavigation en augmentant leur rapidité d’accrochage 

et en offrant une résistance accrue au 

brouillage. 

Le second objectif consiste à étudier de nouvelles 

architectures d’horloge se basant sur l’utilisation 

d’atomes froids et permettant d’obtenir des stabilités 

dans la gamme 10 -13 à 10 -14 , et offrant une réduction 

significative de l’encombrement. 

3.2 Senseurs inertiels 

Les interféromètres à ondes de matière sont considérés 

comme une approche pleine de promesses 

pour les senseurs inertiels. On s’attend ainsi à ce 

que ces techniques permettent d’aboutir à des gyromètres 

et accéléromètres embarqués de haute précision. 

Un travail important reste toutefois à fournir 

pour aboutir à une compréhension complète de 

l’apport de cette approche au plan opérationnel. La 

DGA s’attachera également à étudier les pistes pouvant 

permettre d’atteindre les limites ultimes de la 

technologie et de développer les briques technologiques 

permettant d’améliorer la compacité de ces 

dispositifs. 

L’utilisation de techniques de gravimétrie ou gradiométrie 

présente également un intérêt pour la 

Défense, que ce soit au profit de la navigation sousmarine 

ou pour la détection de tunnels et cavités. 

Là aussi, un parcours est à effectuer pour préciser le 

besoin et identifier les performances accessibles en 

l’état actuel de la technologie. 

3.3 Calcul et communication quantiques 

Le domaine de l’information quantique suscite un 

intérêt certain au niveau de la DGA, que ce soit pour 

le transport sécurisé de données, ou pour le développement 

à long terme de calculateurs quantiques. 

La position de la DGA sur cette thématique consiste 

à maintenir une veille scientifique de proximité. Il 

s’agit notamment d’assurer un suivi étroit des progrès 

réalisés par les équipes de recherche sur le 

plan international, tout en poursuivant la réflexion 

sur les concepts d’emploi pouvant être envisagés. 

Dans le cadre de cette veille, des soutiens ponctuels 

sont envisagés pour certaines actions susceptibles 

de faire progresser la technologie de manière significative 

ou visant à explorer la pertinence de certains 

concepts d’emploi. 

Figure 5.1 : Cette puce à atomes permet 

de piéger à proximité de la surface un 

ensemble d’atomes alcalins, refroidis à très 

basse température. L’interrogation de cet 

échantillon atomique permet d’obtenir des 

références temporelles de grande stabilité. 

(SYRTE-CNRS/Observatoire de Paris) 

4. MÉTAMATÉRIAUX-PLASMONIQUE 

Les développements récents dans le domaine des 

métamatériaux et de la plasmonique ouvrent des 

perspectives très intéressantes à long terme pour 

les applications de défense et de sécurité. 

Les plasmons de surface amènent des propriétés 

tout à fait nouvelles qui permettent d’envisager la 

réalisation de composants fondamentalement nouveaux. 

On peut par exemple envisager leur utilisation 

pour focaliser la lumière à des échelles inférieures 

à la longueur d’onde, et réduire ainsi la 

taille de la zone active des pixels dans une matrice 

de photodétecteurs. Une approche de type plasmonique 

ouvre également la voie à des composants of- 


frant une séparation spatiale de différentes bandes 

spectrales, intéressante pour le développement 

d’une caméra multispectrale dans l’infrarouge thermique. 

Les techniques de spectroscopie exaltée de 

surface suscitent élles aussi un intérêt certain. 

Le domaine des métamatériaux, bien que très fondamental, 

reste proche de l’applicatif et de nombreuses 

propositions ont été publiées dans la littérature pour 

de nouveaux objets présentant des caractéristiques 

véritablement nouvelles par rapport aux approches 

1. DÉTECTION DE MATIÈRES 

DANGEREUSES 

L’objectif de la DGA sur ce sujet consiste à étudier 

les possibilités les plus prometteuses pour la détection 

des engins explosifs improvisés et des agents 

NRBC. L’action de la MRIS se situe en complément 

des activités menées par ailleurs au sein de la DGA, 

centrées essentiellement sur la réalisation de démonstrateurs 

de technologie, et vise à évaluer le 

potentiel de nouveaux concepts scientifiques en laboratoire. 

L’effort portera d’une part sur les techniques de détection 

pénétrantes avec : 

● la poursuite des travaux sur l’évaluation des technologies 

THz, 

● les développements technologiques nécessaires à 

la réalisation d’imageurs millimétriques de haute 

résolution, 

● le développement de systèmes d’interrogation 

neutronique compacts, 

● l’évaluation de l’utilisation opérationnelle des récentes 

avancées scientifiques dans le domaine de 

l’imagerie à rayons X, 

● l’utilisation des techniques de gravimétrie ou 

gradiométrie pour la détection d’IED enfouis par 

imagerie sous-terraine. 

traditionnelles. On retient évidemment les spectaculaires 

propositions de «capes d’invisibilité » ou les 

concepts de super ou hyperlentille, mais aussi les 

perspectives en matière de nanocircuits optiques. 

Le potentiel de rupture sur cette thématique est 

donc jugé élevé même s’il se situe à long terme. La 

DGA souhaite se positionner très en amont sur ce 

sujet et différentes actions de soutien seront mises 

en place pour améliorer sa compréhension de ces 

différents objets et évaluer leur potentiel pour une 

utilisation opérationnelle. 


La DGA cherchera, d’autre part, à faire progresser 

de nouvelles techniques de spectroscopie susceptibles 

d’offrir à maturité une capacité de détection 

ultrasensible. Parmi les approches à suivre, figurent 

notamment l’utilisation des lasers à cascade quantique 

pour la spectroscopie infrarouge, mais aussi 

le développement de techniques de spectroscopie 

Raman dans le domaine UV. 

2. UTILISATION DES LASERS 

À IMPULSIONS BRÈVES 

L’utilisation de lasers à impulsions brèves dans la 

gamme des quelques TéraWatt offre un potentiel 

très intéressant pour différents types d’application 

militaire. En effet, les filaments générés lors 

de la propagation d’une impulsion femtoseconde 

dans l’atmosphère présentent des caractéristiques 

avantageuses pour l’éblouissement des caméras à 

grande distance, l’endommagement de matériaux 

optiques, ou la réalisation de LIDARs. La présence 

de canaux ionisés constitue une autre propriété qui 

pourrait être exploitée pour conduire l’électricité à 

travers l’atmosphère le long de faisceaux lasers. 

La démonstration de faisabilité étant maintenant 

acquise, les recherches sont à poursuivre pour accroître 

encore la portée de ce type d’approche. Il 

s’agit notamment de contrôler parfaitement tous 

les paramètres de focalisation du laser de manière 

à déclencher le phénomène de filamentation à des 

distances de quelques km. L’effort portera notamment 

sur l’optimisation de la qualité de faisceau et 

la compensation des turbulences atmosphériques. 

Cette recherche sera effectuée dans le cadre d’une 

collaboration internationale avec les équipes du 

Centre de Recherche et Développement de la Défense 

Valcartier au Canada, qui disposent sur ce 

sujet d’une excellente expertise scientifique et de 

moyens expérimentaux à la pointe. ■ 

Domaine 5 


Domaine 6 

Matériaux, chimie et énergie 

Eric Lafontaine 

Responsable adjoint 

du domaine 

scientifique 

Philippe Masclet 

Responsable 


(jusqu’à juillet 2010) 

Thèmes 

• Matériaux micro ou nano architecturés, 

• Matériaux composites nanocomposites, matériaux pour applications 

thermo-structurales, 

• Matériaux fonctionnels 

• Dimensionnement, modélisation et simulation des procédés et des comportements, 

• Chimie des systèmes anticorrosion, 

• Chimie et procédés alternatifs pour le développement durable, 

• Détection des toxiques chimiques et explosifs, 

• Physico chimie des matériaux énergétiques, 

• Concepts relatifs aux économies et à la gestion des sources fossiles, 

• Nouveaux carburants de synthèse, 

• Piles à combustibles, 

• Stockage électrochimique, 

• Systèmes robustes pour la récupération des énergies renouvelables. 


Bruno Mortaigne 

Responsable 

du domaine 

scientifique 

• Matériaux multifonctionnels (furtivité, adhésion, fonctions combinées,...) 

• Concepts avancés pour blindage et protection 

• Ecoconception, procédés alternatifs durables 

• Miniaturisation des techniques de détection de toxiques 

• Stockage chimique à haute fiabilité pour production d’énergie instantanée 

• Récupération d’énergie renouvelable en environnement non coopératif 

L 

es matériaux, la chimie et l’énergie sont intimement 

liés dans l’organisation de la matière 

et de ses différents états. Ce domaine est transversal 

à la fois du fait d’un nombre important d’applications 

civiles et militaires, mais aussi vis-à-vis de ses 

propres thématiques. 

Le domaine scientifique ne peut pas ignorer les enjeux 

et défis sociétaux actuels et futurs dont il fait 

l’objet dans le contexte international, à savoir la recherche 

d’alternatives et de solutions à la raréfaction 

des énergies fossiles et bon marché, à l’évolution 

géostratégique et technologique liée à l’approvisionnement 

des matières premières et à l’obligation 

de contribuer autant que possible et en toutes circonstances 

au respect de l’environnement et aux 

réglementations en vigueur le concernant (REACh). 

Ces aspects transverses et duaux ne doivent pas cependant 

masquer les spécificités d’emploi et de performances 

dont la défense a besoin, et qui sont à la 

base des enjeux technologiques du domaine scientifique. 



Les orientations scientifiques du domaine visent, 

d’une part, à induire et à susciter des ruptures et 

progrès technologiques décisifs en vue de besoins 

de défense finalisés, et, d’autre part, à laisser le 

champ ouvert à de nouvelles opportunités ou découvertes 

qui façonneront à leur tour de nouvelles 

conditions d’emploi. 

Le domaine est présenté selon les trois thématiques 

principales qui le constituent, en fonction des applications 

défense concernées : 

- les aspects Matériaux sont ainsi centrés sur les 

capacités d’endurance et de résistance face aux 

conditions sévères spécifiques (chocs mécaniques, 

hautes températures, sollicitations statiques 

et dynamiques), ainsi que sur les capacités 

fonctionnelles destinées au contrôle d’interactions 

physiques (propriétés électromagnétiques, acoustiques 

pour le camouflage, matériaux piézoélectriques, 

fenêtres optiques, métamatériaux, …) ; 

- la multifonctionnalité des matériaux est recherchée 

en priorité ; 


- les aspects Chimie concerneront essentiellement 

des aspects de synthèse et de procédés en vue 

de la neutralisation ou de la détection de la menace 

chimique ou biologique. Les techniques de 

lutte contre la corrosion, les traitements de surface, 

ainsi que les thèmes liés à la protection de 

l’environnement et au respect des réglementations 

liées à l’environnement, appartiennent également 

à ce chapitre. La problématique des composés pyrotechniques 

actuels ou futurs est également évoquée 

dans cette partie (fortement reliée à celle de 

la détection) ; 

- les aspects liés au stockage de l’énergie et à la production 

d’énergie sont présentés de façon globale, 

selon les besoins spécifiques envisagés (puissance, 

autonomie) en liaison avec les axes thématiques 

concernés. Les thèmes relatifs aux matériaux et la 

chimie pour l’énergie (stockage électrochimique, 

carburants et propergols, hydrogène) se rattachent 

naturellement à ce chapitre. 

ORIENTATIONS SCIENTIFIQUES : 

MATÉRIAUX 

1. ENDURANCE FACE 

AUX SOLLICITATIONS 

MÉCANIQUES ET EFFORTS 

STRUCTURAUX 

Cet axe du domaine fait l’objet d’attention de la plupart 

des documents d’orientation de recherche civils 

ou militaires, en France comme à l’étranger. Les 

thèmes abordés vont de l’allègement au maintien de 

l’intégrité des structures (tenue en fatigue, choc...), 

l’autoréparabilité et la maîtrise du cycle de vie des 

matériaux. L’amélioration du comportement des 

matériaux de protection, des blindages et des perforants 

sont également abordés. Ils apparaissent ainsi 

dans les programmes US de la National Science Fundation 

(NSF), comme dans ceux du Defense Science 

Office (DSO), mais également au programme du ministère 

chinois des sciences et technologies (MOST). 

Les applications civiles de cet axe font également 

l’objet de l’attention des instances européennes (en 

particulier du programme cadre de recherche et développement 

PCRD) et des initiatives françaises du 

domaine (appel à projet Matériaux et procédés de 

l’ANR, programme matériaux du CNRS). 

Les besoins mentionnés se réfèrent surtout aux objectifs 

capacitaires de l’ensemble des systèmes de 

forces, et aux besoins liés à la sécurité. Les orientations 

scientifiques s’appliquent aux matériaux euxmêmes 

et a leur procédé d’élaboration et comprennent 

notamment : 

● les matériaux à grains ultrafins et les alliages 

à haute résilience, les alliages métalliques 

amorphes (verres métalliques massifs), 

● les nouveaux procédés d’obtention de matériaux 

complexes nanostructurés (Spark Plasma Sintering, 

...), et nanocomposites (renforts et fibres de 

nanotubes), 

● les matériaux à rhéologie complexe (rhéoépaississants), 

● la modélisation multiéchelle des structures et leur 

relation avec le comportement en fatigue sous 

impact, la simulation des effets dynamiques au 

cœur de la matière (éclats, fragmentation), avec 

en finale la compréhension de leur comportement. 

Dans le domaine des matériaux de structure, l’accent 

est mis sur les avancées permettant de conserver 

la rigidité et l’endurance en association avec la 

légèreté, mais aussi avec la facilité de réparation, 

voire d’autoréparation. Ces besoins appellent des 

innovations concernant, notamment : 

● les nouveaux constituants de matériaux composites 

à matrices organiques (nouvelles résines 

thermoplastiques, nouveaux concepts de fibres 

hautes performances, nano composites), 

● les concepts d’assemblage rapides, adhésifs et 

collages avancés, 

● la mise au point de nouveaux alliages métalliques 

légers. 

● les technologies de contrôle non destructif et l’intégration 

de capteurs intelligents. 

L’axe aborde également les aspects liés à la compréhension 

de la nocivité des défauts, leur propagation 

et leurs conséquences en service, afin de conduire 

à une meilleure estimation de la durée de vie des 

structures et du potentiel résiduel. 

2. MATÉRIAUX POUR HAUTES 

TEMPÉRATURES ET UTILISATION 

EN ENVIRONNEMENT 

THERMOMÉCANIQUE EXTRÊME 

Les matériaux et constituants concernés par ces 

contraintes extrêmes se trouvent dans les éléments 

moteurs (aubes, disques, carters), les parois de 

tuyères, et sur les surfaces exposées à l’échauffement 

(pointes avant de missiles, tuyères, vannages 

pour guidage, etc.). 

Il est donc naturel de retrouver cet axe au rang des 

préoccupations de recherche des grandes nations 

aéronautiques (US et France notamment), et ses 

thèmes font l’objet de la feuille de route de nombreux 

organismes publics de l’aéronautique (ONERA, 

DLR, DSTL...) ou de motoristes industriels (groupe 

SAFRAN (SNECMA, SPS, Turboméca), Rolls Royce, 

Pratt et Whitney…). Les matériaux à très haute température 

jouent également un rôle important dans 

le confinement des hautes énergies, ainsi qu’en témoignent 

les actions menées par le CEA, ainsi que 

par des acteurs internationaux tels que le ministère 

des sciences et techniques du Japon (MEXT). 

Cet axe joue un rôle important dans la préparation 

de ruptures capacitaires du système de forces Engagement 

et Combat et pour les applications aérospatiales 

en général (aéronefs, hélicoptères, drones, 

missiles, engins spatiaux…). 

Domaine 6 


Domaine 6 

Les principales orientations de l’axe sous tendent 

l’exploration : 

● des céramiques avancées pour barrières thermiques 

et des applications à très haute température 

(propulsion ionique) et les évolutions dans 

les procédés associés, 

● des superalliages métalliques ou intermétalliques, 

ainsi que des matériaux C/C ou C/SiC, et 

l’évaluation des nouveaux matériaux comme les 

géopolymères, 

● des composites à matrice métallique et/ou céramique, 

à haute endurance à la fatigue thermomécanique, 

et les procédés de fabrication associés, 

● de la modélisation et de la compréhension des effets 

observés en présence d’impuretés extérieures 

au moteur. 

Les recherches et études afférentes à cet axe sont 

menées en étroite corrélation avec les experts du 

métier matériaux de la DGA dans le cadre de programmes 

d’études amont (PEA) et en lien étroit avec 

les programmes de recherches propres de l’ONERA. 

Figure 6.1 : Matériau composite fonctionnel 

(en vue d’applications piézoélectriques) – REI 

3. MATÉRIAUX FONCTIONNELS 

AVANCÉS ET SYSTÈMES 

INTELLIGENTS. 

L’optimisation des systèmes, de leur coût et de leurs 

propriétés requièrent aujourd’hui des capacités multifonctionnelles 

(structures allégées, conductivité, 

magnétisme, transparence, discrétion optique ou 

acoustique, …) en particulier dans le domaine de 

la furtivité et des antennes, des fenêtres (IR, Radar, 

Sonar), du contrôle électroactif de vibrations, ou de 

déformées, des transducteurs pour sonar... 

Les applications des matériaux fonctionnels, et la 

recherche de nouvelles combinaisons (multi-physique, 

multiéchelle) font l’objet de nombreuses réflexions 

: en France, le CNRS y consacre une partie 

du programme matériaux, ainsi que l’ANR (notamment 

dans le programme Matériaux Procédés). Le 

CEA mène également de nombreux travaux en lien 

avec cet axe, au service d’applications vers l’électronique, 

les capteurs, l’énergie, … A l’étranger, on retrouve 

cet axe à une place importante des agences 

de la défense (US-DSO, UK-DSTL), mais également 

dans les appels d’offre civils (MEXT Japon, PCRD 

Europe). 

Il est à noter que, d’un point de vue capacitaire, cet 

axe sert la quasi-totalité des systèmes de forces et 

recoupe également des thématiques des domaines 

scientifiques Photonique, Nanotechnologies, et 

Ondes électromagnétiques et acoustiques. 

Les orientations de l’axe concernent d’une part : 

● les matériaux à bande interdite et les métamatériaux 

à propriétés spectrales reconfigurables, autoadaptatives 

ou non ; 

● les systèmes à propriétés couplées, ainsi que la simulation 

des effets, et les procédés d’élaboration 

Figure 6.2 : Exemple de métamatériau pour 

application électromagnétique (Thèse). 

physico-chimiques utilisés (auto-organisation, 

bio-mimétisme, …). 

Et d’autre part : 

● les matériaux et métamatériaux à signature 

contrôlée dans le spectre des ondes acoustiques ; 

● les composés électroactifs piézoélectriques à haut 

coefficient de couplage et les procédés de synthèse 

associés ; 

● l’intégration de matériaux intelligents via des 

technologies actives ou semi-actives pour le 

contrôle de forme ou de réponse acoustique. 

Cet axe recèle, une part importante des approches 

nanométriques appliquées aux matériaux et s’inscrit 

en droite ligne des thématiques matériaux de 

la Stratégie Nationale de Recherche Innovation 

(SNRI). 


CHIMIE 

Le segment de la chimie, souvent associé à celui des 

procédés de synthèse et d’analyse, préfigure de ce 

fait la quasi-totalité des applications du domaine. 

Sans négliger cet aspect transversal, le thème 

chimie est principalement décliné ici sur les axes 


suivants (à l’instar des principaux sujets d’intérêt 

relevés dans les organismes de R et D de défense 

aux US, au Japon, et en Europe – principalement UK 

et D) : 

● détection et traitement de surface en vue de se 

protéger contre la corrosion et les agents agressifs 

; 

● traitements de surfaces et fonctionnalisation 

(matériaux pour la protection et la détection de 

toxiques chimiques ou explosifs, ainsi que pour la 

protection contre la corrosion, 

● matériaux pour la pyrotechnie (propulsion et détonique). 

Ce thème assure par ailleurs une veille scientifique 

dans le domaine des procédés durables (chimie 

douce, catalyse éco compatible) et de l’emploi de 

matériaux alternatifs éco-sourcés. Ces derniers aspects 

sont fortement soutenus par le domaine civil 

en France (programme Chimie Développement Durable 

Innovation de l’ANR, cofinancé par la DGA) et 

en Europe (FP7). 

1. SURFACES ET INTERFACES : 

TRAITEMENT, 

FONCTIONNALISATION 

Cet axe aborde aussi bien les aspects spécifiques 

liés à la fonctionnalisation des surfaces et au greffage 

de molécules que les composés pour les applications 

de détection et de piégeage réactif, et notamment 

: 

● les molécules et matériaux empreintes ou surface 

de nano capteurs en vue de la détection d’espèces 

chimiques et biologiques ; 

● les traceurs en phase gazeuse ou liquide (chromophores, 

luminophores, X-réactifs). 

Ces applications à la détection souvent ultime sont 

très présentes au niveau des besoins défense et sécurité 

en particulier aux USA (Darpa, DSO) ou au 

Japon (Riken). 

La surface des matériaux au regard de ses interactions 

physico-chimiques avec le milieu extérieur est 

également l’un des thèmes de cet axe, avec principalement 

: 

● les dépôts ou structurations fonctionnels superhydrophobes 

ou superhydrophiles ; 

● les traitements de surfaces, la lubrification et la 

réduction des frottements solides ; 

● les interfaces en général (collage, soudage... ) et 

l’étude de leur comportement. 

Domaine 6 

Figure 6.3 : Nanofibres et nanotubes de 

dioxyde de titane autoassemblés en vue 

de l’autodécontamination de textiles par 

photocatalyse d’oxydation sous UV (REI). 

Figure 6.4 : Approche nanoconstructive 

- fonctionnalisation de graphène par 

groupement benzyle (REI). 

2. COMPORTEMENT FACE AUX 

AGRESSIONS CHIMIQUES, 

BIOCHIMIQUES, 

ÉLECTROCHIMIQUES 

Les traitements chimiques et biochimiques jouent 

un rôle essentiel pour conférer aux matériaux des 

propriétés spécifiques dans leur environnement 

fonctionnel et des propriétés couplées (capteurs – 

séparation – catalyse), leur comportement dans ce 

domaine étant aussi qualifié en termes d’éco-compatibilité. 

Les thématiques concernées par ces comportements 

conduisent à étudier les matériaux d’inhibition 

d’effets polluants et contaminants, et notamment 

: 

● les revêtements antisalissures en milieu marin 

compatibles avec la réglementation sur la protection 

de l’environnement (biocides) ; 

● les matériaux et technologies de décontamination 

et de dépollution, en particulier les techniques appuyées 

sur la catalyse, la complexation, le filtrage 

en ambiance confinée. 

Cet axe aborde également les études de solutions 

nouvelles pour l’inhibition d’effets oxydo-réducteurs 

(corrosion sous toutes ses formes), et pour la 

détection et la prévention de tels effets pour tous 

milieux. Il inclut les efforts de recherche sur les revêtements 

de protection avancés compatibles avec 


Domaine 6 

les règlements sur le développement durable. les 

travaux menés viennent en complément des actions 

engagées dans le cadre de PEA du métier matériaux, 

(nouveaux matériaux de protection, modélisation 

des phénomènes électrochimiques des coques de 

navire...) cette problématique étant fortement dimensionnante 

dans les systèmes d’armes aériens 

et navals et nécéssitant une bonne compréhension 

fondamentale des mécanismes de dégradation. 

3. MATÉRIAUX ÉNERGÉTIQUES : 

PROPERGOLS, EXPLOSIFS 

Ce dernier axe du thème « Chimie » concerne les 

matériaux énergétiques pour les explosifs (pyrotechniques) 

et pour la propulsion (carburants et 

propergols solides, liquides et hybrides) où il vient 

en appui des aspects mentionnés dans le segment 

Energie du domaine. Les principaux thèmes d’intérêt 

sont liés : 

● à l’augmentation des performances des matériaux 

pour la propulsion, tout en garantissant les 

niveaux de sécurité requis, 

● à la prévision et aux contrôles des phénomènes 

d’instabilités dans les mélanges réactifs, afin de 

mieux maîtriser, diversifier et sécuriser l’utilisation 

de ces systèmes. 


ENERGIE 

La satisfaction des besoins énergétiques de la défense 

prend le plus souvent un caractère éminemment 

dual, mais reste la garantie incontournable 

de l’efficacité des forces. Ainsi, cette partie du domaine 

participe principalement aux capacités des 

systèmes de forces protection et sauvegarde (P&S), 

projection mobilité et soutien (PMS), ainsi qu’engagement 

et combat (E&C). 

L’analyse des spécificités des besoins défense qui 

permet de tracer les principaux axes d’effort scientifique 

peut être établie à partir de la combinaison des 

capacités souhaitées : 

● en puissance (impulsionnelle, transitoire, ou 

continue), 

● en quantité d’énergie stockée (autonomie), 

● en compacité du moyen de stockage (portabilité). 

1. BESOINS EN PUISSANCE 

EN ÉNERGIE : GESTION 

DES SOURCES FOSSILES 

ET ALTERNATIVES 

Cet axe concerne les applications récurrentes les 

plus consommatrices des systèmes : mobilité des 

aéronefs, des bâtiments, des véhicules, alimentation 

de systèmes de combat nouveaux (utilisant l’énergie 

électrique, sous forme impulsionnelle ou continue). 

La plupart des nations (USA, Canada, Europe, Japon) 

ont ainsi prévu des plans de réduction et d’économie 

d’énergies fossiles permettant d’assurer une 

présence opérationnelle minimale. D’autres pistes 

de progrès sont déjà citées dans le domaine civil, et 

font aussi l’objet d’attention de la part d’organismes 

spécifiques de la défense (Service des essences des 

armées, services de soutien des forces) ou civils 

(ANR, CEA, CNRS). On y trouve en particulier : 

● la gestion intelligente et l’amélioration des fonctionnements 

des systèmes moteurs (avec en vue 

près de 25 % d’économie envisagée à terme) ; 

● les matériaux énergétiques (ergols et propergols) 

à haute impulsion spécifique (faisant intervenir 

des composants nanométriques) et haute sécurité 

d’emploi ; 

● les carburéacteurs et biocarburants de synthèse 

futurs, et l’utilisation de la bio-masse, les applications 

prometteuses liées à l’hydrogène, en tant 

que combustible (principal ou d’appoint) dans des 

moteurs « Diesel-Hydrogène » notamment ; 

● certains développements liés aux piles à combustibles 

de forte puissance (100 kW et plus) dont 

quelques prototypes sont déjà en cours de démonstration. 

Enfin, le besoin énergétique en configuration de 

bases déportées, pourrait à terme s’appuyer sur 

des technologies d’énergies renouvelables (basées 

par exemple sur le principe de centrales solaires à 

concentrateur, ou encore d’aérogénérateurs). 

2. BESOINS EN AUTONOMIE 

ET COMPACITÉ : UN SECTEUR 

EN PLEINE ÉVOLUTION. 

Cet axe concerne la plupart des applications de 

l’énergétique « nomade ». Ce défi, hautement relevé 

par le domaine civil dans les applications des technologies 

de l’information et de la communication, 

intéresse également les applications défense : énergie 

embarquée par le combattant pour les différents 

systèmes de localisation, de détection, de transmission 

et de calcul, appoint des systèmes pour 

veille discrète, alimentation de capteurs abandonnés. 

La spécificité des besoins défense a trait à la 

disponibilité et la fiabilité des solutions (stockage, 

sûreté et durcissement aux impacts). Certaines nations 

parmi lesquelles on retrouve encore les USA 

(DARPA, DSO) le Japon (NEDO) mais également les 

européens (UK, D) ont lancé des actions fortes en 

directions des technologies d’énergie embarquée ou 

renouvelable, tout comme la France au travers des 

recommandations de la SNRI. 

Les orientations comprennent en particulier : 

● les micropiles à combustible (à catalyseurs et 

interfaces nano composites), ainsi que les biopiles 

; 

● le stockage solide de l’hydrogène (hydrures métalliques, 

récepteurs nanoporeux, stockage sans 

métal ...), les micro sources thermoélectriques, 


voire bio-thermoélectriques (micro-composants 

thermoélectriques biocompatibles) ; 

● les éléments de nouveaux capteurs photovoltaïques 

tout organique, ou hybride, ainsi que les 

composés bio-photovoltaïques (protéines photosensibles) 

; 

● les cellules solaires à spectre étendu et rendement 

accru, pour une meilleure ergonomie d’intégration 

(cellules souples intégrées aux vêtements, 

panneaux enroulables pour l’emport) ; 

● l’ensemble des techniques de récupération d’énergie 

mécanique (systèmes piézoélectriques). 

3. PUISSANCE ET COMPACITÉ : 

LES DÉFIS DU STOCKAGE 

AU SERVICE DU COMBATTANT 

Ce dernier axe, qui reste prioritaire pour le domaine, 

concerne les solutions propres à doter les unités et 

combattants projetés d’une capacité de libération 

contrôlée d’énergie instantanée très élevée (répétitive 

ou non). Cet axe transversal au domaine est fortement 

marqué par les technologies des matériaux 

(céramiques et polymères), de la chimie et de l’électrotechnique. 

Les nombreux thèmes qu’il recèle 

sont à nouveau au programme du développement 

scientifique des nations dont les USA, le Japon, l’Europe 

(et prochainement la Chine) sont des acteurs 

majeurs. On y recense en particulier : 

● les techniques et matériaux pour le stockage 

d’énergie électrique : meilleure robustesse et capacité 

des électrodes de condensateurs, amélioration 

de la fiabilité, nanocomposites, ... ; 

● les nouvelles techniques électrochimiques pour la 

mise en oeuvre de batteries de puissance accrue 

(ex : filière lithium), et matériaux d’électrolytes et 

d’interfaces associés ; 

● les techniques et matériaux utilisés pour la gestion 

de la thermique dans les applications de 

l’électronique de puissance : drains et ponts thermiques, 

isolants thermiques à conductivité électrique 

réglée, commutation haute énergie. 

Cet axe fait l’objet d’une synergie accrue avec l’ANR 

(programme «stock-e») pour les thèmes les plus 

duaux ou de périmètres d’applications élargis. 

Le secteur de l’énergie est aujourd’hui un secteur en 

pleine évolution. Les recherches en composés d’intercalation 

préfigurent ainsi les performances de demain 

et permettront d’atteindre des capacités inédites 

pour les applications de puissance instantanée 

(micro-ondes de forte puissance, flash laser, lanceur 

électromagnétique, radar ultralarge bande, ....). 

Domaine 6 


Dans le domaine des Matériaux : 

● la recherche de matériaux, de procédés et de 

concepts permettant de répondre à la multifonctionnalité 

pour optimisation de la masse des matériels 

par rapport à l’éfficacité recherchée. On favorisera 

le recours a la modélisation et a la simulation 

multiéchelle des relations entre la structure et les 

propriété des matériaux. On se focalisera plus spécifiquement 

sur : 

- les solutions avancées pour améliorer encore l’efficacité 

des matériaux de blindage et de protections 

resteront un axe privilégié des recherches (gains 

de masse, comportement multiphysique, …) ; 

- le maintien en condition opérationnelle des systèmes 

sera recherché par les concepts de matériaux 

autoréparants, ou autoadhérents, avec en 

filigrane des approches nouvelles dans le domaine 

du collage, des matrices organiques, des procédés, 

des moyens de contrôle et de détection des 

défauts ; 

● un seuil devra être franchi dans les matériaux à 

comportement optique et électromagnétique, en 

intégrant les aspects multispectraux (fenêtres, 

maîtrise des signatures) et le contrôle en temps 

réel des propriétés (reconfigurabilité, matériaux 

commandables). 

Dans le domaine de la Chimie : 

● des procédés nouveaux seront recherchés afin 

d’intégrer la notion d’eco-conception aux matériels 

de défense et faire en sorte que les acteurs 

concernés soient associés à la démarche du 

meilleur coût à la fois financier et écologique, 

● le développement de techniques de détection haut 

débit en opération sera recherché également afin 

de mieux assurer la prévention des combattants 

face aux menaces chimiques ou radiochimiques 

et les méthodes de neutralisation ou de décontamination 

associées. 

Dans le domaine de l’Energie : 

● des méthodes de stockage chimique à haut degré 

de densité d’emport et de fiabilité/sécurité (ex : 

stockage hydrogène solide) devront permettre 

le fonctionnement de systèmes de production 

d’électricité en toutes circonstances (Pile à combustible 

nomade, ...), 

● l’amélioration du rendement et de l’ergonomie 

d’utilisation de sources d’énergie renouvelables 

(eolien, solaire, thermique, mécanique, …) en 

environnement non coopératif (capteurs photovoltaïques 

ou thermoélectriques robustes) sera 

recherchée. ■ 


Domaine 7 

Biologie et biotechnologies 

Gilles Vergnaud 


Thèmes 

• Analyse et évaluation du risque 

Connaissance des agents 

Filière de la preuve, lutte contre la prolifération 

• Détection, identification, diagnostic très précoce 

Collecte et analyse d’échantillons de terrain 

Mise en évidence d’une infection avant apparition des symptômes 

• Protection collective et individuelle des matériels et personnels 

Décontamination, contrôle de contamination, levée de risque 

• Contre-mesures médicales prophylactiques ou thérapeutiques 


• Risque biologique, chimique, radiologique 

• Analyse d’un échantillon biologique ou chimique environnemental voire clinique 

L 

e domaine Biologie et biotechnologies traite de 

la menace nucléaire, radiologique, biologique 

et chimique (NRBC) et de la recherche en biologie 

pouvant présenter un intérêt particulier pour 

la défense. Il interagit avec l’intégralité des autres 

domaines. Certains thèmes présentent une synergie 

avec un programme ANR (autre que ASTRID). 

C’est le cas dans le département « biologie-santé 

» des programmes qui concernent l’étude des mécanismes 

de l’inflammation, les recherches sur les 

cellules souches ; dans le département « Ingénierie, 

procédés et sécurité », des actions qui concernent la 

lutte contre le terrorisme qui utiliserait des agents 

radiologiques, biologiques ou chimiques ; dans le 

département « Ecosystèmes et développement durable 

», des programmes qui concernent la génomique 

et la recherche de contaminants (notamment 

toxiques chimiques, toxines biologiques) dans l’environnement. 

L’époque actuelle est sans précédent en termes de 

progrès et d’innovation dans les sciences du vivant, 

transformant ainsi à la fois notre mode de vie et 

notre vision du monde. La production des connaissances 

est mondialisée, ces connaissances sont en 

accès libre. De multiples acteurs contribuent à ces 

progrès, que ce soit au sein d’institutions traditionnelles 

de recherche académique ou industrielle, ou 

que ce soit du fait d’initiatives privées. Cette effervescence 

de la recherche à différents niveaux est 

nourrie par le libre accès à l’information et aux 

ressources nécessaires. Elle est également nourrie 

du fait que la production de données notamment 

génétiques excède largement nos capacités d’analyse 

et d’interprétation, et que, par conséquent, une 

part croissante de travaux de recherche dans les 

sciences du vivant peut être faite en exploitant des 

données disponibles sans qu’il soit nécessaire de 

les produire soi-même. 

Il est essentiel compte tenu des nombreux défis 

auxquels les prochaines générations devront faire 

face dans le domaine de l’alimentation, de l’énergie, 

de la santé, et d’un développement durable, que 

cette liberté d’accès soit maintenue et encouragée. 

Il est également important de conserver à l’esprit 

que, à toute époque, certains ont essayé de tirer 

parti des nouvelles technologies à des fins répréhensibles. 

S’agissant des sciences du vivant, il importe 

de contrôler le risque qu’un mauvais usage 

puisse conduire à une contamination délibérée ou 

accidentelle qui provoquerait des maladies chez les 

humains, les animaux ou les plantes. La survenue 

de tels évènements serait lourde de conséquences 

sociales, politiques et économiques. L’édition 2008 

du Livre blanc pour la défense et la sécurité souligne 

l’importance de se prémunir contre le risque 

d’actions terroristes visant les populations civiles. 

De telles actions dont l’impact médiatique serait 

inévitablement majeur pourraient être à même de 

paralyser certaines actions internationales de la 

France. Ainsi, alors que entre la fin de la seconde 

guerre mondiale et la fin des années 1980, les menaces 

radiologique, biologique et chimique étaient 

liées à des programmes étatiques conduits dans le 

cadre de la guerre froide, ces menaces sont considérées 

actuellement comme relativement réduites par 

rapport à celles d’actions terroristes. 


Dans ce contexte, les orientations scientifiques du 

domaine visent en première priorité à améliorer nos 

capacités d’analyse, de détection et de restauration 

de capacités dans le domaine des risques biologique, 

chimique et radiologique. Défense et sécurité 

y sont indissociables. 


POUR LA DÉFENSE ET LA SÉCURITÉ 

La satisfaction des objectifs indiqués précédemment 

requiert une capacité de surveillance appropriée et 

de préférence permanente dans les conditions compatibles 

avec une agression de type radiologique, 

biologique ou chimique. Cela se traduit notamment 

par des exigences en termes de portabilité, de mobilité, 

et d’adaptation aux conditions de l’environnement. 

Cette protection doit aussi pouvoir s’appliquer 

aux structures de soutien logistique et autres. 

À côté de ces besoins de moyens de surveillance 

opérationnelle, il importe de développer nos moyens 

d’investigation liés à la « lutte contre la prolifération 

» et visant à dissuader l’éventuel utilisateur de 

tels moyens d’agression. 

Enfin, de nombreuses similitudes existent dans la 

prise en compte du risque NRBC d’origine délibérée, 

accidentel ou naturel. Il n’existe pas de frontière 

entre ces différents aspects pour les risques infectieux 

auxquels les troupes en opération peuvent être 

exposées. Il sera donc essentiel de tirer parti de la 

dualité civile-militaire de ces problématiques. 

1. LA MENACE CHIMIQUE 

Le potentiel d’une arme chimique dépend non seulement 

de la toxicité intrinsèque du produit, mais 

également de la simplicité de production, de sa stabilité, 

de sa dispersion, de son devenir dans l’environnement, 

etc. Bien que les armes chimiques 

fassent l’objet d’une convention d’interdiction avec 

mesures de contrôle, toutes les menaces d’origine 

étatique ne sont pas supprimées puisque quelques 

pays n’ont pas signé ou ratifié la convention et que 

terrorisme et conflits asymétriques doivent également 

être pris en compte. La menace terroriste 

chimique n’est pas dépendante de la mise au point 

d’armes à effet massif. Des moyens même artisanaux 

pourraient avoir des effets psychologiques et 

médiatiques importants. Enfin la réflexion sur la 

menace chimique ne peut ignorer les risques liés 

aux toxiques industriels auxquels les troupes françaises 

peuvent être confrontées ni ceux associés à 

de nouveaux incapacitants, profitant des avancées 

dans les connaissances en neurosciences et en thérapeutique 

humaine ou animale. 

Dans le cadre de la prise en compte d’une menace 

de cette dimension, comme de l’application et du 

renforcement des mesures de contrôle, il semble essentiel 

de favoriser les mesures telles que l’échantillonnage, 

la définition et l’analyse de biomarqueurs 

d’exposition, la protection plus efficace des individus 

(topiques cutanés, bioépurateurs) et la décontamination. 

Il y a un besoin également de nouvelles 

contre-mesures thérapeutiques immédiates plus 

efficaces au vu de la rapidité des effets des agents 

chimiques et parfois de l’absence de moyens de 

traitement étiologique. Ces contre-mesures devront 

prendre en compte les effets à court, moyen et long 

terme notamment en neuroprotection ou dans le 

domaine des brûlures chimiques susceptibles d’affecter 

non seulement la santé des individus exposés 

mais également de représenter un coût sociétal. 

2. LA MENACE BIOLOGIQUE 

La convention d’interdiction des armes biologiques 

ne comporte pas, à la différence de la convention 

d’interdiction des armes chimiques, de mesures de 

vérification. Les deux raisons principales et concomitantes 

à l’origine de cette absence sont, d’une 

part, la difficulté intrinsèque de l’exercice, et, d’autre 

part, l’importance perçue par certains pays de protéger 

la confidentialité des travaux menés dans le 

secteur des biotechnologies. Les technologies pouvant 

permettre de réaliser des enquêtes sur site sont 

donc susceptibles de favoriser la mise en place de 

telles mesures. 

Toutefois, la menace bioterroriste n’est pas elle non 

plus dépendante de la mise au point d’armes biologiques 

à effet massif. Ici également des moyens 

même artisanaux pourraient avoir des effets psychologiques 

et médiatiques importants, compte 

tenu des craintes associées aux maladies infectieuses. 

Il importe d’identifier ce qui peut rendre 

moins attractif l’usage de l’arme biologique. L’une 

des caractéristiques majeures étant la discrétion, 

tout ce qui permettra de diminuer cette discrétion 

sera utile. On peut citer l’amélioration des moyens 

d’investigation de crimes biologiques supposés ou 

avérés, l’amélioration de la traçabilité des collections 

de souches, la connaissance de la diversité 

naturelle des pathogènes. Pour cette raison d’accessibilité, 

des microorganismes pathogènes considérés 

comme non pertinents en termes de menace 

militaire pourront l’être dans un contexte bioterroriste 

ce qui renforce l’importance de ne pas séparer 

la prise en compte du risque infectieux provoqué et 

naturel. 

La réflexion sur la menace biologique ne peut ignorer 

les risques liés au développement de microorganismes 

génétiquement modifiés et de la biologie de 

synthèse. Le spectre potentiel est évidemment très 

large. Cependant, la faisabilité de tels développements 

par quelques individus reste douteuse parce 

qu’il demeure le plus souvent impossible de prédire 

l’effet d’une modification génétique sur le comportement 

global d’un microorganisme, par exemple en 

termes de virulence. Toute modification génétique 

doit être testée pour vérifier que le microorganisme 

modifié a conservé ses caractéristiques pertinentes 

par ailleurs et la réalisation pratique de tels tests 

nécessite l’accès à des équipements de laboratoires 

et d’animaleries sécurisés conséquents. Pour ces 

raisons, la menace liée à l’utilisation de pathogènes 

produits par sélection naturelle semble devoir rester 

Domaine 7 


Domaine 7 

pendant encore plusieurs décennies la seule menace 

biologique significative. Certaines souches peuvent 

être particulièrement virulentes, résister aux antibiotiques 

disponibles, ou être furtives vis-à-vis de 

certains dispositifs de détection et de diagnostic. 

Les toxines d’origine biologique sont dites du 

spectre intermédiaire. Ce sont des armes chimiques 

issues d’un organisme vivant et incapables de se 

multiplier. Elles doivent être abordées à la fois par 

des chimistes et par des biologistes. 

3. LA MENACE NUCLÉAIRE- 

RADIOLOGIQUE 

La fin de la guerre froide s’est accompagnée d’une 

modification radicale dans le domaine du risque 

nucléaire et radiologique avec une montée en puissance 

du danger d’action terroriste pouvant néanmoins 

conduire à un contexte accidentel de grande 

envergure impliquant de nombreuses victimes. Certaines 

lacunes capacitaires dans le domaine des 

contre mesures thérapeutiques existent toujours à 

ce jour en dépit des décennies précédentes de recherche. 


1. PROTECTION PHYSIQUE 

INDIVIDUELLE ET COLLECTIVE 

Les armes chimiques pourront agir par tout point de 

contact et les équipements de protection physique 

ont été développés en fonction de ces critères. Les 

armes biologiques agiront généralement après ingestion 

ou inhalation. La prise en compte plus forte 

du risque biologique justifie donc d’envisager la protection 

de façon différente. 

La protection collective soulève un certain nombre 

de difficultés notamment dans le domaine de la menace 

biologique lorsque, par exemple, un agent biologique 

est introduit de façon non intentionnelle sur 

un site ou dans une installation (via notamment un 

personnel déjà contaminé par un agent infectieux, 

entrant en phase asymptomatique, question bien 

connue de la mise en quarantaine). 

L’élargissement du spectre de la menace au domaine 

biologique pourra nécessiter une adaptation 

des moyens de protection individuelle. Par exemple, 

les difficultés propres à la détection biologique au 

moins sous sa forme actuelle font que taux d’alerte 

et délai de levée d’alerte risquent d’imposer une 

durée de port de masque importante. Les masques 

devront être améliorés afin de pouvoir être portés 

pendant des périodes plus longues (tenues de protection 

légères, ventilées, etc.). De nouveaux filtres 

devront être mis au point tirant parti de nouvelles 

techniques de destruction ou de capture de particules 

biologiques. De nouveaux matériaux, tels que 

des textiles fonctionnalisés avec des propriétés auto-décontaminantes, 

pourront être développés. Des 

synergies avec les travaux réalisés dans le domaine 

civil pour contrer les risques de pandémies virales 

pourront être recherchées. 

La prévention de la pénétration des toxiques 

chimiques demeure le meilleur moyen de protection. 

Le développement de topiques cutanés capables 

d’accroître la protection individuelle dans 

des circonstances particulières est une réponse 

intéressante. Ces topiques pourront de plus contenir 

des composés actifs en mesure de dégrader les 

toxiques. Les avancées dans le domaine des nanotechnologies 

appliquées à la neutralisation de 

toxiques pourront être mises à profit. 

2. DÉTECTION ET DIAGNOSTIC 

La détection vise à déterminer l’arrivée ou la présence 

de substances toxiques ou infectieuses, et se 

compose d’une capacité d’alarme signifiant la présence 

d’un danger, et de levée d’alarme. Plusieurs 

différences de fond entre agents biologiques et 

chimiques impliquent une prise en compte technologique 

adaptée et non nécessairement similaire : 

grande complexité des micro-organismes par rapport 

aux agents chimiques, variabilité génétique et 

antigénique d’un agent biologique (comparée à la 

structure définie d’une molécule), présence naturelle 

de micro-organismes dans l’environnement (bruit 

de fond important pouvant leurrer une technologie), 

doses létales massiques extrêmement faibles 

et contagion possible ... Pour le domaine chimique, 

l’alarme doit en règle générale pouvoir être donnée 

en quelques minutes voire secondes sous peine 

d’effets difficilement réversibles. Dans le domaine 

biologique, compte tenu des délais d’incubation et 

des possibilités de thérapeutique post-exposition, 

une alarme donnée dans les heures qui suivent l’exposition 

pourra encore être extrêmement utile. Les 

objectifs à long terme dans le domaine de la détection 

sont la mise au point de détecteurs d’alerte biologique 

de sensibilité et de spécificité satisfaisantes, 

capables de réaliser des analyses en continu et de 

répondre en quelques minutes avec un taux négligeable 

de fausses alertes et une sensibilité compatible 

avec le risque. 

Dans ce domaine, la miniaturisation sera essentielle 

(voir chapitre nanotechnologies). Il s’agit d’objectifs 

scientifiquement et technologiquement très ambitieux 

à fort potentiel en termes d’innovation duale. 

La détection biologique est une priorité majeure. 

Deux possibilités semblent intéressantes pour détecter 

le risque aérosol : une détection générique 

d’un aérosol biologique comme étant artificiel, ou 

l’identification proprement dite d’un agent pathogène. 

La première nécessiterait de trouver des « 

observables » ad hoc permettant d’atteindre une 

spécificité et une sensibilité suffisantes. Pour la deuxième, 

les principales voies de recherche portent 

sur la détection de matériel génétique (technologies 

de l’ADN), la détection de caractéristiques de surface 

des microorganismes recherchés (anticorps et 

équivalents), ou l’analyse de l’ensemble des constituants 

pour produire des spectres spécifiques (spectrométrie 

de masse). 

Ces technologies doivent viser à améliorer les paramètres 

suivants : sensibilité, spécificité, multi- 


plexage( 17 ), rapidité, limitation ou absence de réactifs, 

processus en flux permettant une surveillance 

continue, portabilité et coûts. 

Il serait évidemment souhaitable à terme de développer 

des appareils intégrant à la fois des capacités 

de détection B et C tout en sachant que la nature 

intrinsèquement très différente des agents B et C ne 

facilite pas cet objectif. 

Le diagnostic est une problématique différente qui 

ne peut toutefois être dissociée complètement ni 

de la détection, ni des contre-mesures médicales. 

D’une part, les technologies applicables sont souvent 

communes et, d’autre part, la capacité à réaliser 

un diagnostic très précoce si possible avant l’apparition 

des symptômes pourrait constituer d’une 

certaine façon une détection de dernier recours 

(dans laquelle la cible, humaine, animale ou végétale, 

est une sentinelle). Le diagnostic est un domaine 

majeur de la recherche biomédicale. Les spécificités 

du besoin de défense dans ce domaine sont 

le diagnostic très précoce, ainsi que le diagnostic 

d’agents infectieux qui, par ailleurs, intéressent assez 

peu le secteur civil en termes de santé publique 

mais auquel les troupes en opération peuvent être 

exposées. Ces outils diagnostics devraient pouvoir 

être mis en œuvre sur le terrain par un personnel 

non nécessairement médical. 

Dans le domaine radiologique, on peut noter que le 

déploiement sur le terrain d’outils de diagnostic précoce 

d’une exposition externe à des rayonnements 

ionisants dans le cas de scénarios de sources radiologiques 

intentionnellement cachées ou de bombe 

sale est également nécessaire. 

3. IDENTIFICATION ET FILIÈRE 

DE LA PREUVE 

Les rôles respectifs des laboratoires de terrain et 

des laboratoires d’expertise en défense biologique, 

chimique et radiologique sont susceptibles d’évoluer, 

en fonction de la miniaturisation des équipements, 

et de l’amélioration des moyens de communication 

et d’échange d’informations (via par exemple l’assistance 

à distance des équipes de terrain par les 

laboratoires experts : biologistes, chimistes, microbiologistes). 

Il est probable que les capacités de génotypage ou 

de séquençage de premier niveau d’agents biologiques 

(identification au niveau de la souche) actuellement 

considérées comme étant du domaine 

du laboratoire de soutien pourront passer dans le 

domaine du laboratoire de terrain avec la disponibilité 

croissante de technologies adaptées. Le laboratoire 

de soutien devra pour sa part maîtriser des 

analyses qui deviennent possibles grâce notamment 

aux nouvelles technologies de séquençage massif 

des acides nucléiques présents dans un échantillon 

complexe parfois sous forme de traces dégradées. 

( 17 ) Capacité à rechercher simultanément plusieurs 

agents plutôt qu’un seul. 

La mise en évidence de l’exposition à des toxiques 

chimiques est indispensable dans un grand nombre 

de situations. Des indicateurs biologiques d’exposition 

existent pour différents toxiques d’intérêt 

(toxiques de guerre, toxiques industriels majeurs…). 

Ces indicateurs sont des éléments de preuve en cas 

d’utilisation agressive. Certains peuvent également 

servir au suivi des expositions professionnelles. 

Enfin, d’autres pourront permettre de mieux comprendre 

la physiopathologie de certaines atteintes. 

Le développement de nouveaux biomarqueurs 

et leur validation en fonction de l’objectif (simple 

preuve d’exposition ou pronostic d’évolution médicale 

par exemple) doivent être poursuivis. 

Dans le domaine radiologique, une priorité est de 

disposer du matériel nécessaire pour participer au 

réseau de laboratoires nationaux et OTAN de dosimétrie 

biologique des irradiés et pour identifier, 

automatiser et miniaturiser de nouveaux outils de 

diagnostic des expositions malveillantes aux rayonnements 

ionisants (cytogénétique, génomique et 

protéomique). 

4. LUTTE CONTRE 

LA PROLIFÉRATION 

La priorité est le domaine biologique, plus récent, 

avec des problématiques très différentes de celles du 

risque chimique en termes de maîtrise des précurseurs 

et des procédés. Pour le moment au moins et 

pour un certain temps encore, les agents de la menace 

biologique notamment terroriste semblent devoir 

être des agents issus d’une sélection naturelle. 

Certaines souches pourront avoir été retenues pour 

leur caractère particulièrement virulent, leur résistance 

aux antibiotiques, voire leur furtivité vis-à-vis 

de certains moyens de détection. Alors que pour un 

microbiologiste de terrain il est théoriquement possible 

de trouver des souches de bactéries très pathogènes 

dans l’environnement (dans les zones endémiques), 

en pratique cette opération requiert une 

excellente connaissance de l’environnement. 

Par conséquent, les collections de souches de pathogènes 

dangereux doivent faire l’objet d’une attention 

particulière en termes de traçabilité des 

agents et plus généralement de bio sûreté, y compris 

en milieu hospitalier. Des avancées scientifiques et 

techniques dans ces domaines sont nécessaires 

pour faire émerger des outils performants et des 

standards, et les faire reconnaître dans le monde 

entier par les communautés des microbiologistes 

concernés et les institutions de contrôle. 

Figure 6.1 : Cartographie 

phylogéographique 

d’une espèce bactérienne 

pathogène grâce à 

l’étude de cohortes 

de patients 

Domaine 7 


Domaine 7 

Par ailleurs une veille sur les risques liés à l’émergence 

de la biologie de synthèse devra être menée. 

Dans le domaine chimique, une attention particulière 

peut être portée aux tentatives de contournement 

de la convention d’interdiction des armes 

chimiques comme par exemple le développement 

de nouveaux incapacitants en profitant des avancées 

de la recherche biomédicale. 

5. DÉCONTAMINATION 

La priorité est la recherche de techniques de décontamination 

douces (non agressives pour le matériel, 

le moins toxique possible pour l’utilisateur et 

son environnement, le tout avec un bon compromis 

entre performances, durée de vie et coût). Ces techniques 

devront par exemple permettre de restaurer 

un site ou un matériel contaminés notamment par 

un agent biologique. Le traitement de cette question 

est complexe puisqu’il faut concilier forte réactivité 

(efficacité de décontamination) et faible toxicité. En 

outre il importe d’être en mesure de garantir l’efficacité 

de la décontamination. Des procédés biologiques, 

chimiques ou physiques (bactériophages, 

vide, chaleur, plasmas etc.) pourront être explorés, 

chacun pouvant être plus ou moins adapté selon le 

type de matériel à décontaminer. 

Malgré l’existence de moyens mécaniques de décontamination 

cutanée (de type gant poudreur) très 

efficaces pour la décontamination immédiate, la décontamination 

des victimes, généralement différée, 

est le plus souvent peu efficace. La pénétration de 

certains toxiques dans la couche cornée de la peau 

les soustrait aux moyens habituels. Une meilleure 

connaissance des processus de pénétration des 

toxiques et des possibilités de neutralisation in situ 

des agents devraient permettre des améliorations. 

De la même façon, la décontamination des plaies 

reste un défi. 

6. CONTRE-MESURES MÉDICALES 

Dans le domaine chimique comme dans le domaine 

biologique, il est souvent difficile, concernant les 

agents de la menace, de réaliser des essais d’efficacité 

de produits thérapeutiques chez l’homme. La 

problématique de défense peut se comparer sur ce 

point à celle des maladies orphelines. Même si certains 

agents biologiques peuvent encore constituer 

des enjeux de santé publique, en général modestes, 

dans certains pays (zoonoses), la voie et les doses 

naturelles d’infection ne sont en général pas celles 

du risque provoqué. 

Il sera parfois possible néanmoins d’identifier des 

problématiques « santé publique » proches. Par 

exemple certains agents chimiques comme les pesticides 

organophosphorés sont annuellement responsables 

de milliers de décès dans le monde. 

6.1 Protection médicale dans le domaine 

chimique 

Malgré des années de recherche, il n’existe pas encore 

de protection médicale satisfaisante contre les 

agents chimiques même aussi anciens que l’ypérite 

ou les neurotoxiques. Concernant les intoxications 

par organophosphorés, le traitement réactivateur de 

cholinestérases actuellement disponible nécessite 

d’être amélioré pour prendre en compte certains 

agents de la menace et de nombreux pesticides qui 

peuvent constituer une alternative dans un cadre 

terroriste et de conflit asymétrique. 

Une des modalités d’action face au risque d’intoxication 

par les organophosphorés est un prétraitement 

soit au moyen de molécules de synthèse soit 

au moyen d’enzymes bioépuratrices. 

On peut espérer que les progrès en pharmacogénomique, 

en modélisation moléculaire, en protéomique 

et l’accroissement de nos connaissances des 

mécanismes d’inhibition et de vieillissement des 

cholinestérases ouvriront des perspectives nouvelles 

dans le domaine du développement de bioépurateurs 

notamment catalytiques. 

Les connaissances de la physiopathologie des intoxications 

doivent être accrues pour permettre 

la conception de nouvelles contre-mesures médicales 

plus efficaces (prévention et traitement des 

séquelles neurologiques comme l’épileptogenèse, 

traitement des brûlures chimiques, neuroprotection 

en réponse à une intoxication par organophosphorés…). 

Les avancées en terme de vectorisation 

de médicaments (nanocapsules etc.) pourront 

permettre l’amélioration des traitements par un 

meilleur adressage vers les zones lésées. 

6.2 Protection médicale dans le domaine 

biologique 

Compte tenu de la prédominance de la recherche 

civile dans ce secteur fortement dual, les projets devront 

souligner les spécificités des besoins de défense. 

Ce sera, par exemple, le cas dans le domaine 

de la recherche de nouveaux antibiotiques ou antiviraux, 

de la découverte de nouvelles approches 

vaccinales utilisables après exposition, de l’étude de 

la pathogenèse et de la compréhension des mécanismes 

de résistance et de l’épidémiologie de maladies 

infectieuses exotiques. 

Concernant les agents de la menace biologique, actuels 

ou envisageables, les pistes de réflexions portent 

sur des approches génériques, multi agents, qui 

auront pu être préalablement testées chez l’homme 

dans le cadre de problématiques de santé publique 

(les antibiotiques et antiviraux sont l’exemple le plus 

connu d’une telle approche générique). 

Certaines approches cherchent également les 

moyens de développer des vaccins ou des anticorps 

recombinants sur mesure en des délais aussi courts 

que possible dans le respect des contraintes réglementaires. 

Ce sont des approches qui peuvent être 

utiles dans une perspective de défense. 


6.3 Contre-mesures médicales dans le 

domaine nucléaire-radiologique 

Les lacunes capacitaires sont nombreuses dans ce 

domaine notamment pour la prise en charge des 

blessés contaminés et du syndrome aigu d’irradiation 

(SAI). Dans ce dernier domaine des perspectives 

existent néanmoins fondées sur les avancées 

dans le domaine de la génomique et de la manipulation 

des cellules souches de l’adulte, incluant la 

mise au point de traitements d’urgence. 

De nombreux travaux de recherche et d’évaluation 

d’approches nouvelles dans le domaine peuvent 

être conduits sur des simulants établis (microorganismes 

non pathogènes) ou des extraits inactivés. 

Les deux principaux établissements de biodéfense 

français, DGA/Maîtrise NRBC d’une part, et l’Institut 

de Recherche Biomédicale des Armées (IRBA) 

d’autre part, sont les interlocuteurs de choix pour 

aider à identifier le modèle biologique, chimique ou 

radiologique le plus pertinent. 

Figure 6.2 : Évaluation 

des dommages 

tissulaires cutanés 

causés par les 

irradiations (image 

IRBA-Institut für 

Radiobiologie der 

Bundeswehr) 


Les recherches permettant de répertorier précisément 

les pathogènes ou de mieux connaître les facteurs 

et mécanismes de virulence et de résistance 

aux outils thérapeutiques et prophylactiques seront 

encouragés : connaissance des microorganismes 

pathogènes pour l’homme ou pour des ressources 

économiquement importantes (agriculture, élevage), 

épidémiologie moléculaire, viabilité environnementale. 

On soutiendra les travaux permettant de 

prédire à partir des données de séquence la structure 

antigénique de la surface de microorganismes. 

Les méthodes pouvant permettre de déduire les 

conditions de culture nécessaires à la croissance 

d’un microorganisme, dont la séquence génomique 

est connue mais qu’on ne sait pas cultiver, sont 

d’intérêt. On s’intéressera également aux méthodes 

permettant de caractériser efficacement les mutations 

survenant dans une culture bactérienne. Les 

pathogènes d’intérêt sont non seulement ceux du 

risque biologique provoqué, mais également ceux 

du risque naturel auxquels les troupes en opération 

sont particulièrement exposées, soit pour des raisons 

géographiques, soit pour des raisons liées aux 

conditions d’hygiène auxquelles ces troupes peuvent 

alors être confrontées. 

La recherche de molécules antimicrobiennes, en 

particulier antivirales contre des agents intéressant 

la défense reste de première importance. 

Les travaux permettant de lutter contre des agressions 

chimiques (brûlures, intoxications par organophosphorés), 

visant soit à améliorer nos connaissances 

des mécanismes sous-jacent de toxicité à 

court et long terme, soit à développer des bioépurateurs 

au sens large (y compris portant sur la décontamination 

de la surface corporelle), seront également 

privilégiés. 

Enfin dans le domaine radiologique l’évaluation des 

approches de manipulation de la réponse moléculaire 

et cellulaire à l’irradiation ainsi que de thérapie 

cellulaire/génique pour favoriser la réparation tissulaire 

dans le cadre de la prise en charge de syndromes 

aigus d’irradiation sera prioritaire. 

Domaine 7 

7. RISQUES INFECTIEUX, 

CHIMIQUES, RADIOLOGIQUES 

8. ANALYSE D’UN ÉCHANTILLON 

BIOLOGIQUE OU CHIMIQUE 

ENVIRONNEMENTAL 

VOIRE CLINIQUE 

La capacité à analyser un échantillon pouvant être 

contaminé par un agent biologique ou chimique est 

un élément important de la lutte contre l’utilisation 

agressive de tels agents. Cette capacité comporte 

différents volets : 

● Prise en compte initiale d’un échantillon : intégration 

de systèmes et technologies permettant 

d’extraire de matrices complexes les acides nucléiques 

ou autres molécules pertinentes présents 

même en très faibles quantités. 

● Approches génétiques : application des nouvelles 

technologies de préparation d’échantillon et de 

séquençage pour inventorier du matériel génétique 

présent dans un échantillon. Ce besoin en 

métagénomique et bioinformatique fait appel à la 

fois à des recherches en traitement de données, 

stockage de grandes masses d’informations, extraction 

et séquençage d’acides nucléiques présents 

en très faibles quantités. 

● Approches protéomiques : l’évaluation du potentiel 

d’approches alternatives telles que la spectrométrie 

de masse sur échantillons complexes sera 

encouragée. 

La priorité sera donnée aux approches compatibles 

avec des exigences d’analyses rapides, i.e. permettant 

d’obtenir des résultats en quelques heures et 

transposables sur le terrain ainsi qu’aux approches 

longues capables de fournir des informations 

très détaillées dans le cadre d’investigations de 

contrôle. ■ 


Domaine 8 

Homme et systèmes 

Didier Bazalgette 


• Protection et vulnérabilité de l’Homme en tant qu’individu appelé à décider et à agir, physique- 

ment, cognitivement mentalement et socialement vulnérable. 

• De la neuro-ergonomie à la socio-ergonomie pour la conception des espaces de travail fondée 

sur les sciences de l’ingénieur, les sciences humaines et sociales, les sciences de la forme … 

• Espaces de travail dont l’homme est une des composantes, à titre individuel ou comme agent d’un 

collectif de travail, interagissant à la fois avec d’autres hommes, coopératifs ou non, ou des éléments 

matériels ou logiciels, perceptibles ou plus profondément enfouis dans les systèmes. 

• Monitoring et modélisation 

• Interactions 

• Travail collaboratif 

Thèmes 




La recherche et l’innovation dans le domaine Homme 

et systèmes agrège par nature de très nombreux domaines 

et disciplines scientifiques qui sont appelés 

à concourir à l’amélioration de la qualité de l’intégration 

et de la capacité de perception, de décision 

et d’action de l’Homme dans les systèmes pour une 

meilleure efficience globale de ces derniers. L’intérêt 

de ce domaine concerne tout autant le monde de la 

défense que le monde civil. 

Le domaine peut être considéré comme fortement 

dual. Pour les aspects Défense, des particularités 

adviennent du fait du contexte d’emploi (environnement 

à risque, partie adverse par nature peu coopérative, 

forte pression temporelle et forte incertitude). 

Les actions multinationales ont, de plus, pour 

particularité de solliciter des collectifs de travail de 

très grande taille, constituant de fait des systèmes 

de systèmes, rassemblant des cultures métier et individuelles 

très différentes. Cette particularité n’a, 

milieux de la sécurité ou domaine financier international 

exceptés, quasiment pas d’équivalent dans le 

monde civil. 

Dans ces contextes, tout élément ou système intégrant 

l’homme peut bénéficier d’innovations issues 

du domaine. Le domaine s’intéresse donc et s’appuie 

sur de nombreux domaines scientifiques et 

techniques allant des sciences humaines et sociales 

– SHS (sociologie, psychologie, communication, 

ethnologie, anthropologie, droit, sciences affectives, 

…) jusqu’a l’automatique, l’informatique et l’ingénierie 

autour des disciplines centrales du domaine 

(facteurs humains, neurophysiologie, physiologie 

de la perception, processus de raisonnement et de 

décision, ergonomie, biomécanique, design, science 

de la forme, …). Ainsi, le domaine H&S constitue 

par essence l’interface entre ces différents champs 

de connaissance. 

Cette interdépendance entre les technologies, les 

modes d’organisation et l’Homme, conditionne donc 

l’efficacité des systèmes de systèmes spécifiques de 

la Défense, dans lequel l’Homme a sa place à titre 

individuel ou collectif au sein des organisations de 

travail, de la plus petite à la plus grande. 

De fait, ce domaine est aussi en interaction avec de 

nombreux domaines scientifiques de la MRIS pour 

lesquels il est susceptible de répondre à des questions 

concernant l’utilisabilité et l’acceptabilité des 

possibles innovations qui en sont issus. Par tous ces 

aspects le domaine H&S interagit plus particulièrement 

avec les domaines scientifiques : 

● Ingénierie de l’information et robotique (I2R), 

● Nanotechnologies, 

● Biologie et biotechnologies. 

De par sa position et de par sa nécessaire pluridisciplinarité, 

l’évaluation des projets du domaine 

H&S sera plus facilement réalisée au travers d’une 

métrique de type SRL (System Readiness Level) que 

d’une métrique de type TRL, car cette dernière risquerait 

de ne mettre en avant qu’une part des recherches 

ou innovations, limitée à une composante 

technique ou technologique évaluée hors de son 


usage, de sa pertinence, de son utilisabilité ou de 

son acceptabilité (Cf. Encart 2, page 5). 

Le domaine H&S, dans un contexte professionnel, 

a, et de manière croissante depuis quelques années, 

la particularité d’être soumis aux attentes des utilisateurs, 

issues de leurs usages du quotidien. Ainsi le 

domaine H&S est devenu le cadre dans lesquels se 

rencontrent les innovations, la diffusion et l’usage 

des technologies particulièrement dynamiques 

dans le domaine de l’interaction Homme-Homme, 

Homme-système en termes de concepts, produits et 

systèmes qui sous-tendent, facilitent, construisent 

ou diffusent ces interactions. 

Si, dans le monde des facteurs humains, la coopération 

entre les acteurs des sciences traditionnelles 

du domaine est acquise et habituelle, il n’en est pas 

de même pour les coopérations plus larges et transversales 

tant vers le monde des sciences de l’ingénieur 

que vers le domaine des sciences humaines 

et sociales. De plus, le travail collaboratif entre les 

sciences humaines et sociales et les sciences de 

l’ingénieur est encore marginal et se restreint à des 

actions ponctuelles. On sent, à cet égard, une réticence 

de certains acteurs à réaliser un saut culturel 

tel qu’il existe, par exemple, dans les pays anglosaxons 

et les pays du Nord de l’Europe (on peut citer, 

par exemple, la propension des universitaires 

anglo-saxons à s’immerger dans les milieux en 

charge de la sécurité, afin d’étudier et de proposer 

des modes d’organisation, des usages, …). 

En termes d’enjeu pour la Défense et pour la conception 

ou l’évolution de ses systèmes parfois de très 

grande taille qu’elle utilise, le domaine Homme et 

systèmes doit apporter des éléments de connaissances 

qui facilitent la naissance de concepts systèmes 

et leur traduction en spécification, ainsi qu’à 

leur usage et à la formation et l’entraînement des 

utilisateurs (individus, groupes, organisations). 

La capacité à observer l’homme, isolé ou en collectif 

de travail, comme agent d’un système complexe 

ou d’un système de systèmes, peut être à la fois un 

moyen pour identifier ou faciliter l’émergence de 

nouveaux concepts et pour suivre leur cycle de vie 

jusqu’à la qualification et l’usage opérationnels du 

système. 

Des collaborations avec le domaine I2R et l’abord 

sous l’angle de l’agent Humain, individuel ou collectif, 

des aspects cognitifs et socio-organisationnels, 

doivent exister pour le domaine des systèmes de 

système. Cet abord centré sur l’homme doit exister 

tant pour l’ingénierie et la gestion de projets que 

pour la définition, les spécifications, le design et 

l’évaluation des réalisations. Cette complémentarité 

permettra de construire et réaliser une indispensable 

intervention pluridisciplinaire, non purement 

technologique, de ce domaine par nature complexe. 

Les thèmes et les priorités pour le domaine Homme 

et Système qui vont être détaillés par la suite ont été 

identifiés comme démonstratifs de cette essentielle 

pluridisciplinarité et transversalité. Les thèmes choisis 

se distinguent principalement les uns des autres 

par le point d’attaque ou point de vue des problématiques 

sous-jacentes et par la dimension capacitaire 

qu’ils visent à satisfaire. Ils constituent tant 

des axes de recherche, de travail et d’innovation à la 

fois génériques et instanciables que des orientations 

susceptibles de faire émerger des nouveaux mode 

de travail ou d’organisation. 


1. PROTECTION ET VULNÉRABILITÉ 

Les conflits récents ont montré une très forte prévalence 

de pathologies psychologiques et psychiatriques 

chez les combattants de terrain et y compris 

chez des combattants ne quittant pas le territoire national 

et exposés à aucun risque d’atteinte physique 

(par exemple chez des opérateurs de drones opérant 

à très grande distance via des réseaux satellitaires). 

Le cadre habituel de ce type de pathologies allant 

du syndrome d’épuisement professionnel (burning 

out syndrom) au trouble de stress post-traumatique 

(PTSD - post traumatic syndrom disorder) est en train 

de se modifier rapidement du fait des évolutions des 

conflits et des technologies. 

Il pourrait être pertinent de remettre en question 

l’approche classique et le modèle habituel de ces 

types de pathologies. Des modèles d’interprétation 

de prédiction ou de risques différents doivent être 

recherchés. De nouvelles approches de traitement 

ou de prévention pourraient en découler tant pour 

ce qui concerne l’individu lui même mais aussi via 

la formation ou l’environnement de travail. 

De nouvelles approches ou systèmes de monitoring, 

pourraient être recherchés afin d’identifier sur une 

large plage de temps d’activité des signaux faibles 

laissant présager la survenue de telles pathologies. 

En termes de protections physiques, de nouvelles 

avancées pourront être réalisées dans le domaine 

des vêtements et des textiles : protection NRBC 

améliorée, nouvelles protections balistiques, tenues 

gérant mieux les contraintes mécaniques et thermiques 

liées à l’effort ou à l’environnement. Nombre 

de ces avancées sont liées au domaine des nanotechnologies 

ou des matériaux. Un regard particulier 

en termes d’utilisabilité et de risque (directive 

REACH) devra être précocement assuré pour garantir 

la possibilité d’usage de nouveaux matériaux ou 

dispositifs «près du corps» de l’Homme. 

2. DE LA NEURO-ERGONOMIE 

À LA SOCIO-ERGONOMIE 

Ces champs pluridisciplinaires d’apparition formalisée 

relativement récente constituent des approches 

originales et innovantes pour traiter la problématique 

des interactions homme-système en capitalisant 

les travaux de neurosciences intégratives, de 

neuropsychologie, de psychophysiologie et de sociologie. 

Les travaux de ces disciplines ont fait progresser 

les connaissances sur la compréhension des 

interactions de l’homme avec son environnement. 

Ces résultats scientifiques suscitent désormais l’in- 

Domaine 8 


Domaine 8 

térêt des facteurs humains et l’application de ces 

modèles à l’ergonomie a donné très récemment 

naissance à ce nouveau courant aux Etats-Unis. 

Des premières études financées par notamment par 

l’USAF (US Air Force) ont permis de proposer une 

théorie générique et novatrice pour la conception 

de cockpit totalement adaptée au traitement cérébral 

de l’information. 

De manière générale, cette approche a pour but d’aider 

les opérateurs à mieux interagir avec leur environnement 

ou entre eux grâce aux améliorations 

des processus de conception, des médias d’interaction, 

des environnements de travail, de la formation 

ou de la dimension organisationnelle des activités. 

Ces travaux permettront de mieux comprendre pour 

mieux les maîtriser l’apparition de comportements 

émotionnels, attentionnels ou de décisions particulières 

(syndrome de persévération, insensibilité aux 

informations d’alarmes…). Ils permettront aussi de 

réaliser un design d’environnement de travail ou 

d’organisations qui soit justifié par des éléments de 

connaissance relatifs aux « fonctionnements » des 

utilisateurs individuels ou en collectifs de travail. 

Ces travaux doivent être conduits dans une visée 

applicative, vers par exemple, le développement des 

contre-mesures cognitives pour aider les opérateurs 

et sécuriser le système, ou vers l’optimisation des 

processus de formation et d’entraînement ou l’optimisation 

des aspects organisationnels ou décisionnels. 

Ces travaux permettront enfin d’assurer 

le transfert et la capitalisation vers des domaines 

applicatifs (conception d’environnement de travail, 

formation, aide à la décision, …) d’un vaste corpus 

de connaissances déjà existantes en sciences de 

l’homme (neurophysiologie, neuropsychologie, …) 

ou sciences humaines et sociales (psychologie, sociologie, 

anthropologie, théories de la décision …) 

ou sciences de la forme (ergonomie, design …). 

Cette démarche est aussi menée par la DARPA le 

MoD Britannique et la Commission Européenne 

(PCRD). Elle est aussi suivie par des actions et des 

soutiens de recherche de grands industriels. Au 

niveau national, des actions de recherche sont en 

cours mais en nombre et en dimension très insuffisantes 

eu égard à l’intérêt et aux compétences 

existantes. Il est à noter que cet axe de recherche a 

aussi été identifié par l’atelier de réflexion prospective 

PIRSTEC (Prospective Interdisciplinaire en Réseau 

pour les Sciences et Technologies Cognitives) 

soutenu par l’ANR en 2009. 

Ces travaux doivent être menés par une approche 

pluridisciplinaire la plus large possible et dans des 

paradigmes de tâches ayant une valeur écologique 

dans les domaines d’actions ciblés. 

3. ESPACES DE TRAVAIL 

Les technologies de l’information permettent aujourd’hui 

la réalisation d’espaces de travail dans lesquels 

les opérateurs sont en situation d’interaction 

avec des mondes ou des contextes opérationnels 

réels, enrichis ou simulés (virtuels). Ces environnements, 

produits à coût relativement faible permettent 

une large palette d’activités telle que l’ingénierie système, 

la formation, l’entraînement ou la réalisation 

d’actions opérationnelles. Ces dispositifs présentent 

un intérêt particulièrement fort pour la formation au 

vue des économies de coût réalisées par rapport à 

un usage de systèmes réels et d’une réduction totale 

des risques pour les opérateurs et les systèmes. Ils 

permettent aussi la réalisation de simulations utilisables 

pour la préparation de missions, le test d’hypothèses 

technico-opérationnelles, la spécification 

et sa consolidation, appuyée sur de l’ingénierie participative 

en interaction avec les utilisateurs. 

On constate que ces dispositifs ou ces démarches 

sont, à ce jour, faiblement conceptualisés. Les méthodes 

d’analyse des activités des opérateurs ou 

les méthodes de formation sont calquées sur celles 

utilisées dans une activité en situation réelle. Elles 

sont de plus très faiblement différentielles, pour ce 

qui concerne les aptitudes individuelles, les savoirs 

initiaux et la progression des compétences. De fait 

bon nombre d’informations ne sont pas recueillies 

analysées ou valorisées. 

Le développement de nouvelles approches de monitoring 

des actions et des états de l’opérateur, présentées 

ci-dessous comme une des priorités du domaine, 

apportera à ce type de situation des moyens 

nouveaux permettant de réaliser une analyse fine 

de l’usage et permettra de développer des métriques 

capables de mieux tracer l’évolution des activités, 

des aptitudes ou des compétences. 


1. MONITORING ET MODÉLISATION 

Le monitoring de l’opérateur est une action qui peut 

être envisagée sous plusieurs formes et dimensions 

et aller bien au delà du monitoring de l’état de santé 

habituellement seul mentionné sous ce vocable. 

Le monitoring doit être envisagé tant dans une dimension 

individuelle que collective et systémique. 

L’analyse de l’activité ou des capacités individuelles 

ou collective et la dynamique des états d’un système 

doivent permettre d’en identifier les potentialités 

opérationnelles et la qualité des actions ou l’état 

et l’évolution de sa dynamique interne. 

Selon la dimension ou le type du système, ce monitoring 

peut être assuré par des capteurs directement 

au contact ou près de l’opérateur ou réalisé à partir 

de l’analyse en temps réel des actions ou décisions 

des acteurs humains ou de l’évolution du vecteur 

d’états du système. 


Tous ces types de monitoring présupposent, et n’ont 

de justification et de pertinence que lorsque l’on 

possède des modèles d’activités ou de décisions ou 

d’états, cohérents avec et modulables par les informations 

issues du monitoring. Ces modèles devront 

être suffisamment fins, discriminants et robustes 

pour permettre de définir un ou des états de référence, 

et d’identifier les précurseurs des situations 

de risques voire de danger dans lequel l’opérateur, 

le groupe ou le système pourraient se trouver et 

justifier alors la mise en œuvre de contre-mesures 

appropriées (aides, initiative mixe, partage d’autorité 

homme-système, délégation, résilience…) pour 

la sécurité et la réussite des actions ou activités en 

cours et futures. 

Le monitoring individuel réalisé à des fins de surveillance 

de l’état physique ou médical de l’opérateur 

est actuellement assuré par de multiples 

capteurs dont les signaux sont interprétés avec 

une approche statistique. La réduction du nombre 

de capteurs conditionne l’utilisabilité d’un tel système. 

La recherche de modèles prédictifs est indispensable 

pour interpréter de manière robuste un 

nombre réduit de signaux recueillis. Cet allègement 

du système est aussi recherché dans le domaine civil 

pour le suivi léger de pathologies chroniques. 

Le monitoring de l’opérateur à des fins de meilleure 

efficience du couple opérateur-système doit être développé 

tant sur l’aspect instrumentation que sur la 

dimension modélisation. La compréhension de l’état 

cognitif et de la capacité et qualité décisionnelle, 

individuelle, interindividuelle ou du collectif de travail 

permettra une approche systémique optimisée 

dans le domaine des interfaces adaptatives, ou dans 

la réalisation de systèmes mettant en œuvre des 

concepts d’aide à la décision, d’initiative mixte ou 

de partage d’autorité homme-système. 

Les efforts à mener porteront donc sur : 

● le monitoring individuel de l’état global à partir 

d’un nombre réduit de capteurs afin d’identifier 

de nouveaux concepts permettant de proposer de 

nouvelles voies pour des systèmes légers et utilisables 

à grande échelle et à faible coût. Les technologies 

de capteurs (à ce titre une liaison avec 

le domaine Nanotechnologies pourra être réalisée), 

le traitement du signal et les architectures de 

système dans lequel le monitoring individuel sera 

réalisé pourront être par la suite étudiés. Des modèles 

d’interprétation automatique des données 

issues des capteurs en nombre réduit devront être 

recherchés ; 

● la production de modèles à différentes échelles 

(individuel, interindividuel, collectif de travail, 

système) pouvant adresser toutes les composantes 

de l’opérateur (physiologie, activité, capacités, 

comportement décisionnel ou social) servira 

de base à l’interprétation automatique des 

données recueillies ; 

● les dimensions sociales, sociétales, éthiques potentielles 

des nouveaux concepts seront systématiquement 

traités dès le début de la réflexion 

système. Un cadre de référence et d’argumentation 

formalisé est à développer pour conduire et 

garantir la validité de cette démarche. Face une 

forte tendance sociétale de judiciarisation du 

monde du travail, y compris militaire, des moyens 

d’analyse et de décision devront aussi être mis en 

place et formalisées pour gérer les implications de 

la mise en œuvre en contexte opérationnel de tels 

principes, dispositifs ou systèmes. Les aspects 

médicaux légaux, hygiène et sécurité des conditions 

de travail (HSCT), responsabilité sociale des 

entreprises (RSE), responsabilité individuelle des 

décisions seront traités de la même manière. 

2. INTERACTIONS 

Le domaine de l’interaction est un domaine très 

vaste et polymorphe et en plein bouleversement et 

progression dans le monde civil. Si l’on compare la 

situation actuelle de l’interaction de l’homme avec la 

machine avec celle d’il y a moins de dix années, on 

constate que le monde du quotidien et du loisir est 

désormais la référence et le moteur du domaine tant 

pour ce qui est des technologies que des usages et 

des représentations et des imaginaires individuels, 

collectifs et sociétaux. 

De nouveaux concepts, technologies, designs et 

usages doivent être scientifiquement explorés dans 

une approche très pluridisciplinaire et développés 

ou adaptés pour une classe d’applications à laquelle 

le grand public ne s’est pas encore intéressé et qui 

présente un intérêt fort dans le domaine professionnel. 

Domaine 8 

● le monitoring de l’activité cognitive avec pour 

objectif d’identifier des états de perception, raisonnement, 

émotion, décision altérés ou à risque 

justifiant la mise en œuvre de contre-mesures cognitives 

ou de décision peu ou prou automatiques 

par le système ; 

Figure 8.1 : En utilisant une table interactive 

tactile, un opérateur signale une zone 

d’intérêt à un essaim de drones. 

REI SUSIE (SUpervision de Système 

d’Intelligence en Essaim) - © ENSTB-LUSSI 


Domaine 8 

On retiendra en particulier les enjeux suivants : 

● les moteurs de recherche accessibles à tous sont 

pour la plupart très rudimentaires (recherche par 

chaîne de caractère et affichage sous forme de 

texte). Ainsi la navigation dans des grandes bases 

de connaissances doit être améliorée tant au niveau 

de la recherche, la navigation ou la représentation 

de l’information (information design) ; 

● le monde du jeu est en train de rendre « sans état 

d’âme » des générations d’adolescents vis-à-vis 

de l’automatisation de l’action ou de la décision. 

Il est nécessaire d’étudier comment les concepts 

d’initiative mixte, d’interfaces adaptatives peuvent 

être intégrés, de manière robuste dans les 

systèmes futurs ; 

● le fort couplage des grands systèmes (transport– 

énergie–sécurité par exemple) et le fait que toute 

action et décision est perçue ou a des conséquences 

au niveau individuel ou social justifie le 

besoin d’outils permettant d’aider à la décision 

dans un contexte d’information très riche, mais 

aussi incomplet ou contradictoire, ainsi que de 

disciplines ou domaines multiples. Ces travaux 

concernent tant le domaine de l’ingénierie de l’information 

que le domaine H&S ; 

● en miroir d’une automatisation croissante inéluctable, 

ou d’outils d’aide à la décision, il conviendra 

d’explorer, là encore selon une approche pluridisciplinaire 

et à un niveau individuel ou collectif, la 

relation entre confiance, risque et qualité qu’induiront 

les nouveaux systèmes, les nouveaux 

moyens d’échange et d’interaction et les nouveaux 

moyens d’aides à la décision ; 

● de plus en plus des nouveaux outils et usages du 

quotidien (réseaux sociaux, smartphones …) pénètrent 

dans le monde professionnel. Il conviendra, 

dans un contexte impérativement pluridisciplinaire, 

de tester et valider au regard d’exigences 

propres à un usage professionnel (robustesse, 

traçabilité, cohérence avec des applications professionnelles 

existantes) les risques et opportunités, 

conditions et limites d’usage de ces nouveaux 

média et supports d’interaction. 

L’ensemble de ces travaux devront se réaliser à partir 

de plates-formes expérimentales qui n’existent 

pas encore mais devraient à terme se développer par 

des associations pluridisciplinaires de laboratoires, 

de PME et d’industries (défense, sécurité, énergie, 

transports, finance …). Une dimension forte d’ingénierie 

devra exister en appui de ces plates-formes 

ouvertes et rapidement reconfigurables, utilisant des 

standards en matière d’échanges et de descriptions 

de données, de description des réalisations, de métriques 

dans différents domaines (ergonomie, psychologie, 

sociologie, utilisabilité, design, concepts 

opérationnels, traçabilité …). 

3. TRAVAIL COLLABORATIF 

Le travail collaboratif est en évolution permanente 

depuis une décennie. L’augmentation de connectivité 

permise par des capacités d’échange de données 

croissantes via les réseaux informatiques pouvant 

véhiculer à un débit important tout type de données, 

et le développement et l’usage croissant de 

systèmes d’information et de commandement ont 

créé de nouvelles formes, possibilités et capacités 

de travail collaboratif. Force est de constater qu’il 

n’existe pas aujourd’hui quasiment pas de connaissances 

scientifiques sur les implications individuelles, 

sociales, sociétales, organisationnelles … 

de cette révolution du monde de l’information. De 

fait faute d’être identifiées les conséquences de ces 

évidentes implications ne peuvent pas encore se 

traduire sur les processus de conception ou innovations 

en termes de travail d’organisation, de mode 

de décision … 

Figure 8.2 : Un opérateur ajoute et confronte 

son expertise métier dans un outil d’aide à la 

décision stratégique multi-domaine (prise en 

compte des facteurs sociaux et culturels dans 

une situation de stabilisation reconstruction) 

REI CALLISCO - Étude d’un environnement 

de conception de règles de décision 

et de comportement. 

© Normind-Intactile Design 

Les sciences de l’information ont jusqu’à ce jour 

servi de base de structuration et d’architecture tant 

pour la définition que la conception ou l’usage de 

ces nouveaux systèmes. Les spécifications de ces 

systèmes ont bien souvent été réalisées sans remise 

en cause, par une projection d’organisations 

ou de modes de travail ou de formes d’échanges 

antérieurs aux technologies de l’information. Si des 

modes d’échanges ou d’organisations, parfois très 

anciens et antérieurs sont encore utilisés, d’autres 

pourtant pertinents, ont été oubliés. Les capacités 

d’échange de diffusion et de stockage décuplés et 

permis aujourd’hui par l’état de l’art de la technologie 

ont été pris en compte comme un simple accroissement 

sans s’interroger sur les évidentes conséquences 

profondes de ces changements apportés 

par des éléments techniques ou technologiques sur 

les modes de raisonnement, de décision et de comportements 

individuels collectifs ou sociaux. Les 

conséquences inévitables de ces évolutions et profonds 

changements de paradigme sur les échanges 

et les connaissances en termes de construction profonde 

de l’être, du groupe et de la société ont des 

implications qu’il conviendrait d’identifier pour pré- 


parer les systèmes et les modes de fonctionnement 

de l’Homme de demain. 

On ne peut que constater qu’il n’existe pas aujourd’hui 

de science qui propose les connaissances 

fondamentales utilisables dans la conception de 

grands systèmes ou de systèmes de systèmes. Il 

n’existe pas de supports théoriques ou de modèles 

permettant de prévoir le comportement, l’acceptabilité 

et l’utilisabilité de ces systèmes avant leurs réalisations. 

De ce constat découle le fait que de nombreux 

points qui sont des enjeux pour la conception 

ab initio des grands systèmes futurs doivent être 

traités en parallèle. 

Des travaux théoriques, à visée applicative doivent 

être conduits dans les domaines suivants : 

● observation, analyse, modélisation et simulation 

du travail collaboratif dans les collectifs de travail 

(de l’ordre de 10, 100, 10000 utilisateurs et au-delà), 

● observation, modélisation, simulation et design 

des interactions sociales, 

● réseaux sociaux : opportunités et risques, 

● sûreté de fonctionnement versus accident inévitable, 

résilience et stabilité des grands systèmes 

hybrides. ■ 

Domaine 8 


Domaine 9 

Environnement et géosciences 

Elisabeth Gibert-Brunet 


• Domaine océanique 

Bathymétrie, gravimétrie et géomagnétisme, océanographie acoustique, circulation océanique, 

houle et modélisation des états de la mer, océanographie biologique. 

• L’atmosphère 

Phénomènes atmosphériques locaux, systèmes précipitants, météorologie et physique de l’atmosphère, 

l’environnement spatial. 

• Environnement terrestre 

Les sols, avec caractérisation des états de surface, les interactions atmosphère/sols/végétation, 

le milieu urbain. 

• Géographie numérique – Information géoréférencée 

• L’environnement côtier 

• Les aérosols 

• L’eau, vecteur de transport 

Thèmes 




Les activités du domaine « Environnement et Géosciences 

» ont pour objectif de connaître et décrire au 

mieux l’environnement physique et ses paramètres 

ainsi que d’interpréter les données acquises. Ceci a 

pour enjeu principal la connaissance des milieux, 

la détermination et l’interprétation de leurs paramètres 

pour une compréhension aussi précise et 

fiable que possible de l’environnement, surtout pour 

des évènements à dynamique rapide. Cette connaissance 

des paramètres de l’environnement, quel que 

soit le compartiment du système considéré (océan, 

continent, atmosphère et environnement spatial), 

joue un rôle majeur dans la mise en place de référentiels 

terrestres (cartographie automatisée). Les 

variations de ces paramètres se doivent d’être intégrées 

en temps réel dans les systèmes en fonction 

des flux stratégiques concernés. Les nouvelles technologies 

d’acquisition (principalement via les satellites), 

validation et fusion des données doivent être 

développées. Ainsi, les méthodes d’observation, de 

modélisation, et les outils statistiques permettront 

de caractériser et d’inclure, à toutes échelles de 

temps et d’espace, la variabilité des processus dans 

les modèles. 

Enfin, le domaine « Environnement et Géosciences » 

interagit de façon continue avec les autres domaines 

scientifiques (principalement « Ingénierie 

de l’Information et Robotique »,« Matériaux, Chimie, 

Energie », « Biotechnologie », « Nanotechnologies », 

« Photonique » et « Ondes »), pour : 

● la mise en œuvre des méthodes et appareillages 

d’acquisition des données unitaires innovantes 

(technologies transverses) ; 

● la modélisation et la transmission des données 

vers les centres opérationnels. 

Les objectifs opérationnels du domaine sont centrés 

sur l’aide à la décision, qu’elle soit tactique ou 

opérationnelle, en terme de transmission, visibilité, 

repérage, guidage et navigation (calcul et suivi de 

trajectoires, routes optimales, balistique et ciblage, 

obstacles naturels ou construits, mobilité), détection/discrétion 

(reconnaissance, renseignement, 

furtivité et camouflage), avec, en corollaire, l’établissement 

de prévisions avec la mise en place et 

l’utilisation optimisée de bases de données. 


1. OCÉANS 

L’intérêt de la Défense, pour les recherches en océanographie, 

se porte à la fois (i) sur les bassins océaniques 

ouverts (dynamique globale) pour des problèmes 

liés aux forces de dissuasion (sous-marins 

nucléaires lanceurs d’engins et lutte sous-marine), 

et (ii) sur la modélisation de théâtres plus réduits, 

notamment côtiers et littoraux. D’un point de vue 


général, la diversification de la nature des opérations 

navales et des théâtres d’intervention, à caractéristiques 

environnementales en général mal 

connues, engendre un accroissement du nombre 

de paramètres à définir et posent le problème de la 

« projetabilité » des systèmes. Ceci nécessite donc 

la fourniture d’une description plus exhaustive, précise 

et rapide de l’océan et de son évolution aux 

systèmes d’information et de commandement pour 

la conduite des opérations, notamment pour des 

zones sensibles ou critiques, d’intérêt Défense majeur, 

souvent fortement impactées par les événements 

extrêmes. 

Les opérations situées en zones peu profondes nécessitent 

une bonne connaissance de l’interface 

eau/sédiments, ainsi qu’une étude approfondie de 

la courantologie, notamment sur le talus océanique 

(courants changeants) et le plateau continental 

à proximité des côtes où les phénomènes à haute 

fréquence dominent souvent la dynamique (cf. axe 

prioritaire « Environnement côtier » en fin de chapitre). 

Toutefois, les phénomènes « de type hauturier 

» (courants moyens et saisonniers, turbulence 

à moyenne échelle, etc.) restent des facteurs déterminants 

pour le transport à échéance supérieure à 

la journée. 

Finalement et même si elles restent au niveau de 

la veille scientifique, les recherches portant sur les 

relations avec le climat global et les effets du réchauffement 

terrestre ne devront pas être négligées, 

notamment dans le cas de l’intégration, dans 

les modèles de prévision et d’aide à la décision, des 

changements de dynamique (vêlage d’icebergs, 

courants globaux et/ou locaux) et de l’évolution rapide 

des paramètres physico-chimiques des masses 

océaniques (en liaison avec l’amélioration de la 

sensibilité et du temps de réponse des capteurs). 

1.1 Bathymétrie, gravimétrie 

et géomagnétisme 

L’objectif général est d’améliorer la résolution et la 

précision des champs bathymétriques (en particulier 

en zones côtières et littorales) et géophysiques 

en utilisant l’ensemble des données disponibles : 

altimétrie et gradiométrie spatiales, satellites gravimétriques, 

sondeurs multifaisceaux et bathymètres 

lasers. Les enjeux pour la Défense sont liés à la sécurité 

de la navigation, notamment sous-marine, et à 

la discrétion/furtivité et détection (géomagnétisme). 

La détermination précise du géoïde (moyennes à 

courtes longueurs d’onde) permettrait aussi d’améliorer 

l’assimilation de données altimétriques pour la 

modélisation de la circulation océanique, ainsi que 

la définition du zéro hydrographique en domaine littoral, 

avec rattachement des levés à la terre. Cette 

thématique regroupe l’étude du champ de gravité 

et de ses variations temporelles, des déformations 

globales de la terre, ainsi que des mouvements horizontaux 

et verticaux de la croûte terrestre qui sont 

à intégrer dans les modèles globaux. 

De manière plus prospective, la connaissance fine 

des variations et anomalies du champ géomagnétique 

peut être utilisée pour aider à la compréhension 

de phénomènes liés aux effets et signatures 

électromagnétiques de processus hydrodynamiques 

(houle, courants, vortex). 

1.2 Océanographie acoustique 

Cette thématique concerne la reconnaissance 

acoustique du milieu marin pour les besoins de la 

lutte sous la mer, incluant : 

● l’observation et la caractérisation acoustique 

du milieu (eau et sédiments), avec pour objectif 

la compréhension des effets de l’environnement 

sur la propagation acoustique, la réverbération 

acoustique et le bruit ambiant ; 

● l’impact de l’environnement sur l’utilisation des 

systèmes sonar (bruits d’origine biologique, méthodes 

acoustiques inverses sur signaux propagés 

et/ou réverbérés). Les études d’intérêt sont 

axées sur la détermination de la nature géotechnique 

(propriétés physiques et géoacoustiques) et 

l’épaisseur des sédiments ainsi que la dynamique 

des fonds. 

Sont inclus ici les axes de recherche sur : 

● les mesures géomécaniques, géophysiques et sédimentaires 

et les techniques d’analyse de données 

; 

● le couplage entre modèles sédimentologiques hydrodynamiques 

(transport, remise en suspension, 

morphodynamique, rugosité vs courants) ; 

● la caractérisation des fonds marins par des méthodes 

acoustiques inverses (tomographie, utilisation 

de la réverbération, etc), adaptées aux fréquences 

acoustiques des sonars (UBF à HF). 

Domaine 9 

1.3 Circulation océanique 

La circulation océanique est d’intérêt Défense en 

relation avec la lutte sous la mer (impact acoustique), 

la guerre des mines (dérive), les opérations 

spéciales (seuils de courants). Elle intervient aussi 

comme élément essentiel dans : 

● les modèles biogéochimiques ; 

● les interfaces et couplages avec ces modèles (ainsi 

qu’avec des modèles atmosphériques) pour la 

modélisation de processus journaliers à saisonniers. 

Les axes majeurs sont liés : 

● aux études de processus dans les gammes 

d’échelles spatiales et temporelles d’intérêt, notamment 

dans le domaine côtier, sur la base 

d’analyse de données satellites et/ou in situ et de 

modélisation numérique ; 

● à l’amélioration de modèle, à la paramétrisation 

sous maille ou de processus non résolus (développement 

de couches de mélange) ; 

● à l’assimilation de données et à la mise en place 

de modèle réaliste sur des régions d’intérêt de la 

Marine. 


Domaine 9 

1.4 Houle et modélisation des états 

de la mer 

La caractérisation et la modélisation de l’état de 

surface des océans sont un enjeu majeur pour la 

sécurité de la navigation et les modèles de dérives 

(AEM). L’étude de la surface des océans, soumise 

aux deux phénomènes dominants en constante interaction 

que sont la houle et la « mer du vent », nécessite 

l’observation et la mesure des vagues (direction, 

longueur d’onde, hauteur, période, réflexion/ 

réfraction/diffraction), et des modifications de leur 

comportement en fonction de la bathymétrie et du 

vent (paramétré par sa force, durée et longueur du 

fetch). Données indispensables à la prévision météorologie 

et à la cartographie, cela nécessite de 

disposer d’une représentation physique et synthétique 

de la surface de la mer à haute résolution. 

La modélisation des états de mer (mesures houlographiques, 

altimétrie spatiale, SAR et autres radars) 

permet de caractériser la rugosité de la surface 

marine, la couverture d’écume et la production 

d’aérosols marins. Enfin, les interactions avec les 

courants marins et l’effet direct du vent (qui contribue 

aux évolutions en surface et en profondeur) sur 

la surface de l’océan doivent être pris en compte, en 

liaison avec la bathymétrie. 

1.5 Océanographie biologique 

L’océanographie biologique étudie les relations 

entre communautés d’organismes et paramètres 

physiques et chimiques du milieu environnant, en 

liaison avec les propriétés de l’eau ou turbidité et 

la bioluminescence. Les axes de recherche concerneront 

donc l’étude de la chaîne de production primaire 

dont l’évolution est largement fonction de 

la dynamique océanique et qui peut influencer les 

paramètres physiques ainsi que les propriétés optiques 

et acoustiques des eaux. Un regard particulier 

sera porté sur : 

● les zones côtières influencées par la dynamique 

des upwellings ; 

● les interactions dynamique/production primaire 

et l’évolution, du jour à la saison, de cette chaîne 

primaire. Ceci nécessitera de pouvoir reconnaître, 

par des mesures in situ, les organismes zoo et phytoplanctoniques, 

et les conditions optimales de 

leur développement (variabilité spatiotemporelle, 

probabilité d’apparition, modèles). Au niveau satellitaire, 

cette thématique est principalement reliée 

à l’exploitation des mesures de « couleur de 

l’eau », pour la définition des « fonds » de scènes. 

2. ATMOSPHÈRE 

L’atmosphère constituant une source de bruit pour 

les données d’observation électromagnétique de la 

surface terrestre et maritime (définition de « fond »), 

l’interprétation de ces données nécessite l’application 

de méthodes de correction appropriées. La 

simulation du milieu atmosphérique (le nuage, son 

environnement) et de la propagation dans ce milieu 

(rayonnement, bruit de fond acoustique), par essence 

hétérogène et lacunaire, est utile aux applications 

de la défense, notamment pour : 

● l’émission naturelle de fond à différentes fréquences 

; 

● la compréhension des processus dynamiques, 

thermodynamiques et microphysiques déterminant 

les propriétés radiatives de l’atmosphère 

claire, des aérosols et des nuages ; 

● les propriétés transmissives de l’environnement 

atmosphérique (transfert radiatif à différentes fréquences 

optiques) et la construction de schémas 

d’inversion. 

2.1 Phénomènes atmosphériques locaux et 

systèmes précipitants 

Les observations météorologiques locales in situ 

doivent être renforcées, notamment pour des mesures 

environnementales à différentes longueurs 

d’ondes telles que mesure de l’albédo (bande visible 

et PIR thermique), détermination des masses nuageuses 

en journée (bande visible), localisation des 

nuages épais (orages ou zones de fronts - bande 

infrarouge thermique et micro-ondes) ou étude du 

brouillard (émissivité 3.7 µm, modèle mésoéchelle). 

Les recherches sur la reconnaissance de la nébulosité 

(cycle formation/évolution/disparition, type et 

composition en relation avec la chimie atmosphérique, 

et les systèmes précipitants (nuages, milieux 

complexes) feront l’objet d’une attention particulière, 

leur analyse étant indispensable pour la détermination 

des « fonds » de scène et par leur influence 

sur la propagation (réflexion, réfraction, diffraction) 

des rayonnements. 

2.2 Impact(s) de l’environnement spatial 

Avec le développement de la technologie spatiale et 

des missions satellitaires, un nouvel axe de soutien 

à la recherche est défini et concerne l’impact de l’environnement 

spatial à la fois sur l’environnement du 

système Terre (luminosité, interférences, etc.) mais 

aussi sur les activités humaines telles que propagation 

des ondes et communications, acquisition/ 

déviation de données, protection, développement 

d’engins spatiaux habités et/ou de satellites et, en 

corollaire, durée de vie des matériels exposés aux 

radiations, etc. A l’inverse, des perturbations d’origine 

humaine affectent également l’atmosphère 

(principalement l’ionosphère) par de puissantes 

émissions d’ondes dans les bandes VLF à UHF. 

L’objectif de la thématique « Environnement spatial » 

est donc de répondre à un questionnement de plus 

en plus présent pour les activités de défense et qui 

concerne l’influence et l’impact des rayonnements 

et flux particulaires depuis l’espace sur les activités 

humaines, qu’elles soient intra-atmosphère ou 

dans le proche espace. Il s’agit de mieux connaître 

et donc d’évaluer et de prévenir ces impacts sur les 

moyens d’observation et de surveillance de la Terre, 

thématique duale par excellence. 


70° 

65° 

60° 

55° 

50° 

45° 

40° 

35° 

30° 

-15° -10° -5° 0° 5° 10° 15° 20° 25° 30° 35° 40° 

0 10 20 30 40 >120 

Figure 9.1 : Carte de CET (Contenu en Electron 

Total) au dessus de l’Europe le 30 mars 2008 

(© NOVELTIS) 

3. ENVIRONNEMENT TERRESTRE 

3.1 Les sols, avec caractérisation des états 

de surface 

Tout d’abord, les sols sont des milieux continentaux 

hétérogènes complexes, difficiles à modéliser et ont 

pourtant une influence capitale sur l’évolution des 

forces (mobilité, projection). Ils requièrent donc une 

attention particulière, avec caractérisation précise : 

● des paramètres intrinsèques tels que capacités de 

stockage de l’eau, humectation et perméabilité, 

résistance, degré de compaction, élasticité, température 

et émissivité, rugosité, teneurs en minéraux 

argileux ; 

● des propriétés structurales spécifiques ; 

● des interactions avec les milieux sous-jacents 

et latéraux (hydrosystèmes de surface et souterrains). 

La topographie peut également, par rationalisation 

du réseau hydrographique et des indices de pente, 

permettre d’identifier la sensibilité du périmètre 

d’investigation aux phénomènes de type ruissellement/crue 

et perméabilité/engorgement. 

et radars géologiques, sismologie, micro-ondes et 

rayonnement infrarouge, hyperfréquences passives 

ou actives, mais aussi les techniques satellitaires 

qui apportent des informations essentielles lorsqu’il 

est possible de s’affranchir de la composante atmosphérique 

(nuages, aérosols, etc.) pour la caractérisation 

des sols (température, humidité) et/ou 

des types de végétation. 

3.3 Le milieu urbain 

Le milieu urbain, avec le développement des mégapoles, 

nécessite une cartographie précise (2D, 

3D) et des études rigoureuses, car il influence fortement 

les paramètres physiques (propagation des 

ondes et du rayonnement, modification des types 

de temps via la production des aérosols urbains) et 

dynamiques (circulation, distribution et flux de particules) 

de l’environnement. 

4. GÉOGRAPHIE NUMÉRIQUE – 

INFORMATION GÉORÉFÉRENCÉE 

En relation avec l’évaluation et la maîtrise des performances 

des systèmes, cette thématique sera 

principalement soutenue en collaboration avec 

le domaine « Ingénierie de l’Information et Robotique 

». Le développement de techniques innovantes 

et de méthodes de calcul devraient permettre d’enregistrer 

efficacement, de fusionner, d’interpréter et 

de diffuser un très grand nombre de données réalistes 

et fiables, et ceci en temps réel, avec intégration 

des variabilités locales, régionales et globale à 

différents pas de temps. 

Cette thématique concerne la fabrication automatisée 

de données géographiques pour l’élaboration de 

cartes généralistes ou dédiées à des paramètres de 

l’environnement quels qu’ils soient. Les méthodes 

d’acquisition des données se font par intégration 

d’images (radar, radar métrique, satellite), celles 

liées aux observations satellitaires sont particulièrement 

soutenues. 

Enfin, une approche intégrée de génération des 

cartes, d’un intérêt opérationnel indiscutable de par 

sa très grande réactivité, devra être appliquée à la 

réalisation de cartes «optimisées» à partir d’images 

dites dégradées (images en faible nombre et de faible 

résolution) obtenues dans des zones sensibles et 

en conditions difficiles (drones). La représentation 

informative synthétique de ces données devra elle 

aussi être optimisée (âge, source, incertitude, etc.). 

Domaine 9 

3.2 Les interactions avec la végétation 

La compréhension du fonctionnement des surfaces 

continentales nécessite d’étudier les scénarios 

d’évolution spécifique de la végétation, en réponse à 

des facteurs climatiques (échelle globale, régionale 

ou locale au travers de la modification des intensités 

d’entrants hydrologiques) ou anthropiques. Avec 

des signatures spectrales variées, en particulier 

entre 0.5 µm et 2.5 µm, diverses techniques peuvent 

être appliquées, telles que imagerie de sub-surface 

5. CONCLUSION 

L’acquisition des données ayant pour objectif la mise 

en place et la qualification de modèles numériques 

décrivant l’environnement pour chacun des compartiments 

du système Terre, le renforcement de la 

télédétection spatiale pour le suivi des paramètres, 

à toutes échelles de temps et d’espace, devra être 

développé en complément des mesures in situ, telles 

les observations aéroportées. Les technologies sa- 


Domaine 9 

tellitaires d’observation doivent être soutenues car 

bon nombre de scenarii prévisionnels en dépendent 

aujourd’hui. Une attention particulière sera portée 

aux méthodes de fusion et de classification des données. 

66 POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012 

Enfin, et pour chaque compartiment, il sera nécessaire 

de soutenir, en même temps que le développement 

des méthodes d’observation haute résolution 

et des capteurs (automatisation et faisceaux de capteurs, 

amélioration de la précision et de la vitesse de 

transmission des données, sécurisation, etc.), des 

outils de modélisation performants comprenant, 

entre autres, la validation des données, des méthodes 

statistiques innovantes, la paramétrisation, 

la classification et la fusion des données. 


1. L’ENVIRONNEMENT CÔTIER 

Le domaine côtier et littoral, lieu privilégié des 

théâtres d’opérations, a toujours été et reste d’un 

intérêt majeur pour la Défense, que ce soit pour des 

opérations de débarquement de troupes, d’évacuation, 

de détection (enfouissement pour la guerre des 

mines, détection pour la lutte sous-marine) ou pour 

la mise en place et la protection d’infrastructures. 

L’environnement côtier reste donc un thème prioritaire 

pour lequel l’étude des facteurs qui régissent 

son fonctionnement et son évolution morphodynamique, 

ainsi que les relations existantes entre domaine 

océanique, zone littorale et aire continentale 

proche se doivent d’être soutenues : 

● Connaissance des processus physiques, sédimentaires 

et biogéochimiques, tels que fronts côtiers 

et upwellings, courants de pente et échanges 

côte/large, turbidité, ensablement et barres, 

transfert particulaire, mobilité/érosion des petits 

fonds ; 

● Caractérisation acoustique de la colonne d’eau et 

des sédiments, aux très basses fréquences (intérêt 

particulier pour l’acoustique passive) ; 

● Modélisation des états de la mer : houle et «mer 

du vent», aérosols marins (bulles de surface et 

écrêtage des vagues), impact acoustique (bulles 

de surface), dissipation et déferlement des vagues, 

influence sur la dérive de nappes et les courants 

(littoraux) ; 

● Evolution littorale et évolution du trait de côte : 

processus de dynamique rapide, érosion/comblement, 

décote/surcote. 

L’utilisation des données issues de satellites géostationnaires 

à grande fréquence d’observation est 

donc à privilégier, dans tous les champs de l’océanographie 

et plus particulièrement en domaine 

côtier où les processus physiques se produisent à 

haute fréquence. Une instrumentation spécifique 

reste à développer, notamment pour des systèmes 

déployables et la transmission de données in situ en 

temps réel. 

2. LES AÉROSOLS 

En complément des thématiques décrites dans les 

grandes orientations scientifiques et de par leur 

impact sur la propagation des rayonnements et la 

distorsion des données acquises dans l’atmosphère, 

l’étude des aérosols est essentiel pour la Défense, 

notamment pour les prévisions opérationnelles, de 

la reconnaissance (visibilité) jusqu’au guidage et la 

navigation sur les scènes d’opérations. 

Les thématiques concernent donc les recherches 

sur : 

● le cycle atmosphérique des aérosols, (zones 

de sources et composition, transformations 

chimiques, transport et mélanges, zones de 

puits) ; 

● l’impact des aérosols sur le bilan radiatif (distribution, 

flux) et sur les rayonnements, 

● la contribution des émissions locales (qualité/ 

quantité, naturelles/anthropiques) à la colonne 

atmosphérique, plus particulièrement en atmosphères 

urbaines et périurbaines. 

Enfin, les modélisations des variations spatiotemporelles 

des aérosols (« source principale d’incertitude 

concernant l’estimation des climats futurs », 

Intergovernmental panel on climate change, 2001), et 

ce jusqu’au niveau global (poussières désertiques, 

aérosols marins), seules et en liaison avec différents 

scénarii d’évolution du climat (i.e. GIEC ou Groupe 

international d’étude sur le climat), seront favorisées. 

3. L’EAU, VECTEUR DE TRANSPORT 

La société actuelle est confrontée à trois types de 

risques : 

● les risques naturels (cyclones, tsunamis, séismes, 

etc) ; 

● les risques anthropiques (pollutions chroniques 

telles que résidus de médicaments, traitements 

de déchets ; accidents industriels) ; 

● les risques « supposés » que sont la propagation 

de virus ou les épidémies. 

Bien que d’ores et déjà prise en compte par la recherche 

académique au niveau international pour 

ce qui concerne les risques naturels et anthropiques, 

le volet NRBC (Nucléaire, Radiologique, 

Biologique et/ou Chimique), d’un intérêt primordial 

pour la Défense à la fois pour la détection et la pro-

Source en sous-bois, La Pernelle, Cotentin 

(photo E. Gibert-Brunet) 

tection des troupes, doit être pris en compte ici. En 

effet, la prise en considération de ces risques ainsi 

que la gestion des interventions et des opérations 

ont pris une nouvelle dimension, ceci en raison de 

l’évolution incessante et rapide de notre société et 

plus particulièrement à l’augmentation des actes de 

malveillance impliquant des produits industriels ou 

des agents de guerre. 

Dans ce cadre, l’eau reste un vecteur «privilégié» de 

transport de ces agents et demeure une ressource 

facilement utilisable et accessible, avec un rayon 

d’action extrêmement important, pouvant engendrer 

de nombreuses victimes et une menace durable. 

Dans cette thématique, qui sera conduite en lien 

étroit avec les domaines «Biotechnologies» et «Nanotechnologies» 

notamment, une attention particulière 

sera donnée à la connaissance des processus 

de transport/interaction/relargage des agents 

NRBC, ainsi qu’à la mise au point de technologies 

de détection fiables («précurseurs») facilement déployables 

et transportables. ■ 

Domaine 9 


Partie III 

utils 

Outils et ressources 

Eric Pleska 

Adjoint au chef de la MRIS 

ORGANISATION INTERNE 

Pour mieux structurer et renforcer ses relations avec 

la communauté scientifique académique et industrielle, 

la DGA a créé en 2005 une mission pour la 

recherche et l’innovation scientifique (MRIS). Rattachée 

au directeur de la stratégie et dirigée par 

le conseiller scientifique du délégué général pour 

l’armement, cette équipe légère d’une vingtaine de 

personnes est chargée d’identifier, de développer et 

de capitaliser les activités de recherche et d’innovation 

dans le domaine des sciences et technologies 

de base, en cohérence avec les autres actions 

de la DGA et dans le contexte européen. La MRIS 

est chargée notamment de l’élaboration et de la 

mise en œuvre du POS, en liaison avec les autres 

acteurs concernés de la délégation. Point d’entrée 

pour la DGA des organismes de recherche scientifique 

(ministères, universités, centres et instituts de 

recherche, laboratoires industriels), elle assure la 

lisibilité et la cohérence des actions de la DGA visà-vis 

de la communauté scientifique. 

LA MRIS EST ORGANISÉE 

EN SECTIONS : 

● La section «Coopération extérieure» anime : 

- les relations scientifiques avec les interlocuteurs 

institutionnels et les opérateurs de recherche 

académique, que ce soit au niveau régional ou 

national ; 

- les relations scientifiques avec les acteurs du 

monde industriel, et les interlocuteurs européens 

et internationaux hors Europe. 

● La section «Formation par la recherche» assure : 

- le soutien à la formation par la recherche, qu’il 

s’agisse de doctorats, de stages postdoctoraux 

ou de stages pour des chercheurs confirmés ; 

- le renforcement de la base industrielle et technologique 

de défense et le milieu académique 

en matière de compétences scientifiques et techniques 

de haut niveau ; 

- le suivi administratif et financier ainsi que l’évaluation 

des actions concernées, pilotées par la 

MRIS. 

● La section «Recherche exploratoire et innovation» 

assure : 

- le soutien de projets innovants proposés par des 

laboratoires de recherche, seuls ou en partenariats 

dont avec des entreprises innovantes, en 

s’appuyant sur le dispositif d’accompagnement 

spécifique des travaux de recherche et d’innovation 

défense (ASTRID) visant à ouvrir de nouvelles 

voies de recherche d’intérêt défense ; 

- la stimulation et le développement des capacités 

nationales d’innovation au sein du vivier que 

constituent les laboratoires de recherche et les 

PME innovantes ; 

- l’exploration des points durs scientifiques et 

techniques, et l’identification des ruptures technologiques 

ou des nouvelles menaces pouvant 

en résulter ; 

- le suivi administratif et financier ainsi que l’évaluation 

des actions concernées, pilotées par la 

MRIS. 

● La section «Scientifique» qui comprend les 9 domaines 

scientifiques ; 

● La section «Veille, capitalisation, valorisation» est 

en charge de : 

- l’organisation de l’évaluation, de la capitalisation, 

de la diffusion et de la valorisation des résultats 

de recherche et d’innovation internes et 

externes, produits par les activités des sections 

«Scientifique», «Coopération extérieure avec la 

recherche scientifique», «Formation par la recherche» 

et «Recherche exploratoire et innovation» 

; 

- l’organisation de la veille scientifique, en liaison 

avec la section «Scientifique». 

PROCÉDURES ET OUTILS POUR LE 

SOUTIEN DE LA R&T DE BASE 

SOUTIEN AUX PROJETS 

DE RECHERCHE ET D’INNOVATION 

L’innovation est une composante essentielle de la 

préparation du futur. Dans deux de ses missions, 

l’équipement des forces armées et la préparation de 

l’avenir, la DGA place l’innovation au cœur de son 

rôle de maître d’ouvrage. Elle cherche à faciliter les 

conditions d’émergence d’innovations scientifiques 

et technologiques pouvant conduire à des gains de 

performances ou de coût recherchés par les utilisateurs, 

voire à des ruptures. 


Nombre de projets 

Nombre de projets REI acceptés depuis 

l’origine du dispositif fin 2004 

Domaines scientifiques Total PME 

Labos Autres 

académiques labos 

Ingénierie de l’information 32 18 12 2 

et robotique 

Fluides et Structures 11 4 4 3 

Ondes acoustiques 

38 13 14 11 

et radioélectriques 

Nanotechnologies 41 18 18 5 

Photonique 52 14 24 14 

Matériaux, Chimie 

49 12 22 15 

et Energie 

Biologie et 

18 2 10 6 

Biotechnologies 

Hommes et Systèmes 12 6 6 0 

Environnement et 

5 2 3 0 

Géosciences 

Total 258 89 113 56 

Bilan du dispositif REI 

depuis son origine fin 2004 

500 

400 

300 

200 

50 % 51 % 

118 

216 

119 

60 % 

287 

166 

100 

60 

Nb de projets déposés cumulés 

Nb de projets acceptés cumulés 

16 

Part acceptée (par année) 

8 

0 0 % 

Déc. 2004 Déc. 2005 Déc. 2006 Déc. 2007 Déc. 2008 Déc. 2009 Déc. 2010 

66 % 

Répartition des REI 

par type de porteurs 

374 

212 

53 % 

456 

242 

37 % 

500 

258 

44 % 

PME : 34 % (89) 

Laboratoires académiques : 44 % (112) 

Autres laboratoires : 22 % (57) 

Répartition des REI 

par domaine scientifique 

Ingénierie de l’information 

et robotique (32) 

Ondes acoustiques et 

radioélectriques (38) 

Nanotechnologies (41) 

Fluides, Structures (11) 4 % 

Biologie, Biotechnologies (18) 7 % 

100 % 

75 % 

50 % 

25 % 

Hommes et Systèmes (12) 5 % 

Environnements et Géosciences (5) 2 % 

Photonique (52) 

Matériaux,Chimie, Energie (49) 

Autres (46) 

% de projets acceptés 

1.1 Le dispositif de Recherche Exploratoire 

et Innovation (REI) 

Hugues Duchaussoy 

Manager « REI-RAPID » 

François Gervon 

Adjoint manager 

« REI-RAPID » 

Le dispositif REI mis en place fin 2004 a contribué 

par l’attribution de contrats de recherches à l’émergence 

recherchée d’innovations scientifiques et 

technologiques. Le bilan du dispositif REI, ouvert 

aux projets spontanés proposés par des laboratoires 

de recherche et des petites et moyennes entreprises 

innovantes, est présenté ci-contre. 

1.2 Le dispositif d’Accompagnement 

Spécifique des Travaux de Recherches 

et d’Innovation Défense (ASTRID) 

Afin de mieux adapter à la demande les dispositifs 

de soutien à la recherche et à l’innovation, la DGA en 

fin 2010 a fait évoluer le dispositif REI. Un nouveau 

dispositif ASTRID qui remplace le dispositif REI a 

ainsi été mis en place dans le cadre d’un partenariat 

avec l’Agence nationale de la Recherche (ANR). 

Le dispositif ASTRID donne lieu à l’attribution de 

subventions sur appel annuel à projets émis sur le 

site de l’ANR. Le choix des projets et les taux des 

subventions répondent aux règles de l’ANR (comité 

de sélection et comité de pilotage). 

Comme le dispositif REI, le dispositif ASTRID vise à : 

● stimuler l’ouverture de voies nouvelles de recherches 

et à maintenir l’effort d’innovation sur 

des thèmes d’intérêt pour la défense et la sécurité, 

en cohérence avec les orientations affichées dans 

le POS, 

● explorer des points durs scientifiques ou techniques 

en favorisant le développement des compétences 

et l’identification de ruptures technologiques. 

Le dispositif ASTRID contribue à l’acquisition des 

capacités technologiques souhaitées par la Défense. 

Les projets ASTRID sont ouverts à l’ensemble de la 

communauté nationale de la recherche. 

Pour qu’un projet ASTRID soit éligible : 

● le caractère du projet doit être dual (applications 

civiles et militaires) 

● les projets doivent répondre aux besoins exprimés 

dans le document de Politique et d’Objectifs 

Scientifiques (POS) de la DGA 

● un industriel ne peut candidater seul. Il doit être 

associé à un laboratoire ou à un institut de recherches. 

● le niveau de maturité technologique (TRL) des 

projets doit être situé entre 1 et 4. 

ASTRID est un instrument commun au service de 

la politique scientifique et de la politique PME de la 

DGA. La DGA est donc particulièrement intéressée 


par la soumission de projets ambitieux construits 

en partenariat, sans que ce soit une obligation pour 

les laboratoires académiques. 

1.3 Dispositif RAPID 

Le Dispositif RAPID (Régime d’Appui aux PME pour 

l’Innovation Duale) est spécifiquement dédié au financement 

des projets de recherche industrielle 

(TRL

montant de 5 000 € par lauréat, ce prix récompense 

chaque année des jeunes docteurs ayant bénéficié 

d’une allocation de thèse DGA et s’étant distingués 

par la qualité de leurs travaux de thèse. 

Les lauréats 

du prix de thèse 2007 sont : 

● Aurélie Couesnon pour ses travaux 

conduits à Institut Pasteur sur le 

passage de la neurotoxine botulique 

à travers la barrière intestinale, 

● Philippe Cordier pour ses travaux sur les 

polymères et élastomères auto-cicatrisants 

supramoléculaires à fonction imidazolidone, 

● Nicolas Noiray pour ses travaux sur l’analyse 

linéaire et non-linéaire des instabilités de 

combustion, application aux systèmes à 

injection multipoints et stratégies de contrôle. 

Les lauréats 

du prix de thèse 2008 sont : 

● Sophie Duraffour pour ses travaux sur 

l’utilisation de différents orthopoxvirus pour 

le développement de modèles substitutifs 

du virus de la variole afin d’évaluer l’activité 

antivirale de nouvelles classes de molécules, 

● Nadia Fawaz pour ses travaux sur 

les communications coopérations 

pour les réseaux ad hoc sans fil, 

● Maxime Bernier pour ses travaux sur la 

mesure vectorielle de champs électriques 

microondes et de température par 

transducteurs électro-optiques. 

Afin de présenter aux nouveaux doctorants nos actions 

et nos objectifs dans le domaine du soutien à 

la formation par la recherche une journée d’intégration 

est organisée à leur intention. C’est l’occasion 

pour eux de mieux connaître la DGA et d’initier des 

contacts entre eux. A cette occasion se déroule le 

baptême de leur promotion, le parrain est le lauréat 

du prix Science et Défense décerné l’année précédente 

(Jacques Stern pour la promotion 2009). 

Pour permettre aux doctorants de réfléchir le plus 

tôt possible à leur projet professionnel et à la valorisation 

des compétences qu’ils ont acquises pendant 

leur thèse, la DGA a, en 1995, initié et labellisé les 

Doctoriales®, formation soutenue par le ministère 

de la recherche. Des sessions co-organisées avec 

l’Ecole Polytechnique et Paris Tech ont été suivies 

chaque année par 120 doctorants en 1 ère ou 2 ème année 

de thèse. 

CAPITALISATION ET VALORISATION, 

CONCOURS, PRIX SCIENTIFIQUES, 

INFORMATION 

Rendre l’activité de recherche et d’innovation plus 

accessible à ceux qui utilisent ses résultats, et la 

rendre également plus lisible par les décideurs, qui 

doivent en apprécier le retour sur investissement, 

impose de rassembler les connaissances générées 

par cette activité sur des supports facilement accessibles, 

d’en pérenniser et expliciter les acquis et 

de susciter de nouveaux intérêts. Pour cela, la DGA 

poursuit ses actions de capitalisation, de valorisation 

et de diffusion. 

Cette politique de diffusion et de valorisation de la 

recherche se traduit par des actions à deux niveaux : 

● Interne à la DGA : 

- Publication d’une lettre électronique, qui informe 

sur l’activité de la MRIS (évènements majeurs, relations 

partenariales, journées scientifiques, séminaires...) 

; 

- Capitalisation des résultats des études soutenues 

par la DGA, proposée sur plusieurs niveaux d’information 

selon les besoins des utilisateurs (base 

de données documentaire, intranet...). 

● Externe à la DGA : 

- Organisation de journées de valorisation des domaines 

scientifiques et de séminaires. Ces rencontres 

permettent de communiquer et de promouvoir 

les technologies émergentes afin de tirer 

le meilleur parti des avancées technologiques les 

plus récentes ; 

- Organisation de la journée scientifique annuelle 

“Rencontre DGA - recherche et innovation scientifique”. 

Ouverte au monde académique et industriel 

(PME-PMI essentiellement), cette journée offre 

l’opportunité de présenter, d’expliquer et d’illustrer 

par des réalisations concrètes la politique et les 

outils de soutien à la recherche et à l’innovation 

de la DGA ; 

- Rencontres avec nos partenaires du monde académique 

et institutionnels, présentés dans la partie 

I ; 

- Diffusion du bilan annuel d’activité de la MRIS, qui 

décrit sous forme synthétique la mise en oeuvre 

pratique des outils présentés dans le POS (chiffres 

clés, relations partenariales et activités scientifiques 

: REI, thèses de doctorat, stages post doctoraux, 

etc. ) ; 

- Co-organisation de concours mobilisant laboratoires 

et industriels en association autour de projets 

innovants, pour tisser, à l’échelle européenne, 

des liens entre la recherche, la défense et l’industrie 

; 

- Récompense par la remise du prix « Science et 

Défense », aux lauréats de la communauté scientifique 

ayant contribué de façon éminente, par 

leurs travaux de recherches, à l’avancement des 

sciences et des techniques dans les domaines intéressant 

ou susceptibles d’intéresser la défense. 

La communication sur les outils de soutien 

à l’innovation et les thématiques d’intérêt du 

POS sont disponible sur les sites internet : 

www.ixarm.fr 

et www.recherche.defense.gouv.fr. 


OUTILS 

INTERMINISTÉRIELS 

1. PROGRAMMES ANR 

Depuis 2006, la DGA participe au 

financement de programmes de 

l’ANR. Ce mode de financement qui 

permet d’asseoir une relation de 

partenariat avec l’ANR (participation 

active à l’établissement de l’appel à 

projet, implication véritable dans le 

suivi des projets, etc.) a vocation à 

s’amplifier dans les prochaines années, 

car il produit un véritable effet 

de levier sur les travaux et résultats 

de recherche et augmente la visibilité 

de la DGA dans le monde académique 

et des PME. 

Le lauréat du premier défi Carotte 

DGA/Comm - F. Vrignaud 

Le premier cofinancement a été mis 

en place sur le programme « concepts, systèmes et 

outils pour la sécurité globale » en 2006 pour un 

montant de 2 M€. Il s’est élargi à partir de 2007 au 

programme « stockage de l’énergie » (pour un montant 

de 1,5 M€). En 2009, 5 programmes ont été cofinancés 

: 

- Technologies pour la santé (2 M€), 

- Chimie et procédés pour le développement durable 

(1,5 M€), 

- Stockage de l’énergie (1,5 M€), 

- Concepts, systèmes et outils pour la sécurité globale 

(2 M€), 

- Nanosciences, nanotechnologies, nanosystèmes 

(2 M€). 

Ces cinq programmes ont également été cofinancés 

en 2010. 

Ce mode de partenariat permet 

de partager les efforts financiers à 

consacrer à une thématique donnée, 

à partir du moment où une synergie 

de besoin a été identifiée. C’est en 

particulier le cas pour les thématiques 

STIC, biologie, matériaux et 

photonique. 

Enfin, un nouveau mode de collaboration 

a vu le jour en 2009 avec 

le lancement de défis technologiques 

en commun entre l’ANR et la 

DGA. Chaque organisme participe à 

l’aventure avec ses moyens d’action : 

l’ANR utilise son mécanisme d’appel 

à projet et finance les équipes participant 

au concours, et la DGA finance 

l’ensemble de l’organisation 

du concours, qu’il s’agisse de la mise à disposition 

des moyens techniques ou de l’organisation matérielle 

ou logistique. 

Le premier défi à avoir été lancé concerne la robotique 

terrestre en 2009. La première épreuve s’est 

déroulée début juillet 2010 au centre DGA Techniques 

terrestres de Bourges. 

En 2010, la DGA lance un nouveau défi en partenariat 

avec l’ANR : il concerne la reconnaissance de 

personnes dans des émissions audiovisuelles et demande 

de forts investissements en matière de préparation 

technique du concours. 

La DGA, satisfaite de ce mode nouveau de collaboration, 

pourrait envisager une montée en puissance 

du nombre de défis communs. 

PROGRAMMES ANR 

COFINANCÉS 

PAR LA DGA 

Concepts, systèmes 

et outils pour la 

sécurité globale 

Stockage 

de l’énergie 

Nanosciences, 

nanotechnologies, 

nanosystèmes 

Technologies 

pour la santé 

Chimie et procédés 

pour le développement 

durable 

Défi de robotique 

terrestre (CAROTTE) 

Défi multimédia 

(REPERE) 

2006 2007 2008 2009 2010 

X X X X X 

X X X X 

X X 

X X 

X X 

X 

X 

Programme 

Concepts, systèmes et 

outils pour la sécurité 

globale 

NOMBRE DE PROJETS 

EN 2009 

Sélectionnés 

par le comité de 

pilotage (liste 

complémentaire) 

Co-financés 

ANR - DGA 

14 5 

Stockage de l’énergie 14 (5) 4 

Chimie et procédés 

pour le développement 

durable 

Nanosciences, nanotechnologies, 

nanosystèmes 

Technologies pour la 

santé 

21 (6) 6 

45 (15) 9 

20 (5) 6 


2. GROUPES DE CONCERTATION 

TRANSVERSE (GCT) 

A l’initiative du MESR, deux GCT concernent la coopération 

internationale : l’un sur l’Europe et l’autre 

hors Europe. Ces groupes doivent permettre une 

concertation au sein des différents ministères, d’afficher 

une position nationale commune si nécessaire 

et de définir les orientations en coopération internationale 

pour la stratégie nationale de la recherche et 

de l’innovation du MESR. 

Les participants aux GCT sont les représentants 

académiques et industriels (ADEME, ANR, CNES, 

CNRS, CEA, ONERA, OSEO…), et les représentants 

institutionnels (MEFI/DGCIS, l’Agriculture, la Défense, 

la Santé, l’Education Nationale et le Ministère 

de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche). Le 

représentant français à l’UE et le SGAE participent 

au GCT Europe. 

Le Groupe de Concertation Transverse « Europe » a 

deux objectifs principaux : 

● aider aux contributions françaises dans les débats 

européens tels que l’évaluation à mi-parcours du 

7 ème PCRDT à l’automne 2010 et la préparation du 

8 ème PCRDT à l’horizon 2013 ; 

● proposer des pistes pour améliorer l’articulation 

des instruments de programmations permettant 

d’éviter les redondances et les concurrences des 

dispositifs et de favoriser les complémentarités. 

Deux groupes de travail ont donc été créés pour répondre 

à ces deux objectifs : « préparation du 8ème 

PCRDT » et « articulation des niveaux nationaux et 

européens » 

Le Groupe de Concertation Transverse « international 

» s’intéresse à la coopération possible avec les 

pays non européens. Le groupe mène actuellement 

un travail sur la Chine. Des analyses similaires sont 

prévues avec l’Inde, les pays développés d’Asie (Japon, 

Corée, Taïwan et Singapour) mais aussi avec la 

Russie et le Brésil. 

OUTILS EUROPÉENS 

Le groupe de la LoI 6+1 

sur les technologies 

de rupture (les pays de la LoI et les Pays- 

Bas) 

Ce groupe a pour objectifs : 

● d’identifier les technologies émergentes, 

● d’évaluer leur potentiel de rupture, 

● de proposer des projets collaboratifs sur les technologies 

prometteuses. 

Ce groupe a effectué une analyse assez complète 

sur 10 technologies de rupture qui pourraient déboucher 

sur des sujets d’intérêt : les matériaux nano-structurés, 

les sources laser Terahertz (THz), 

les métamatériaux, les matériaux pour le stockage 

d’énergie, les techniques de retournement temporel, 

les lasers à impulsions courtes, les technologies relative 

à la prédiction du comportement de groupe, 

la fusion de données et de l’information, Le biomimétisme 

et les revêtements nano pour la protection 

biologique et chimique. 

Les activités bilatérales 

La démarche allemande très active au niveau de la 

veille technique nous incitera aussi à favoriser des 

échanges bilatéraux avec ce pays. 

Avec le Royaume-Uni, une coopération est en préparation 

dans le domaine des thèses, des stages 

post-doctoraux et de chercheurs confirmés. Un ensemble 

de sujets communs devrait être identifié. 

L’Agence Européenne de Défense (AED) 

La priorité au niveau coopération concerne l’Europe 

et essentiellement via l’AED pour la recherche 

de défense. Le succès du premier programme transverse 

européen à bas TRL (jusque 4), ICET, nous 

incite à poursuivre dans un ICET2 sur des thématiques 

couvrant principalement les priorités du POS. 

Une coopération de catégorie A ouverte à la plus 

large communauté européenne tout en respectant 

un juste retour géographique des pays contributeurs 

est à privilégier. Pour le programme ICET et pour la 

suite, l’ensemble des informations issues des projets 

est mis à disposition des Etats signataires : ce 

qui permet une complète capitalisation des résultats 

même ceux issus de projets sans participation 

française au consortium. 

Le choix des thématiques d’ICET2 nécessitera 

une harmonisation avec les autres nations européennes, 

avec des discussions préalables, via le forum 

d’échanges dans le cadre du groupe LoI6+1 (incluant 

les Pays-Bas) sur les technologies de rupture 

et via des discussions bilatérales avec l’Allemagne, 

principal contributeur dans ICET après la France. 

L’European Framework Cooperation (EFC) 

L’EFC a été mis en place, après décision de décembre 

2008 du Conseil, sous présidence française et après 

la signature du Traité de Lisbonne. Cette structure 

permet le rapprochement de l’AED, de la Commission 

Européenne et de l’Agence Européenne Spatiale 

(ESA) pour mieux synchroniser les activités de 

R&T sur des sujets duaux. Le contenu administratif 

de fonctionnement doit être formalisé ainsi que le 

contenu technique de cette coopération. 

Trois thématiques ont retenu l’attention de l’AED et 

doivent être proposées aux nations. L’objectif est de 

mettre en place pour chacune de ces thématiques 

un programme conjoint de catégorie A. Les thématiques 

les plus avancées sont la protection NRBC et 

les drones. La troisième thématique sur la connaissance 

de la situation (Situation Awareness) doit être 

précisée. 

Le programme ICET2 pourrait lui aussi profiter de 

cette synergie de l’EFC. 


Le PCRD 

L’autre outil européen à privilégier est le 7 ème PCRD 

et la préparation du 8 ème . Il est important de s’impliquer 

plus systématiquement dans le programme 

cadre européen par le biais de ses instances nationales 

(les GTN « Groupes Techniques Nationaux »). 

Le programme sur la sécurité est l’exemple d’une 

coordination exemplaire au niveau national entre 

les trois ministères (Recherche, Intérieur et Défense) 

sous l’égide du SGDSN et au niveau international 

(la DGA est représentée au comité programme 

et entretient des relations fréquentes avec 

la DG Entreprise de la Commission Européenne, pilote 

du programme « sécurité » du PCRD). D’autres 

programmes méritent un suivi particulier : TIC, biotechnologies, 

énergie, transports, nano-production 

et environnement. 

Cela permettra de mieux capitaliser cet effort de recherche 

européenne civile et d’en tenir compte dans 

les activités que nous soutiendrons en référence au 

POS 2010. 

Cette implication nous permettra par ailleurs de 

porter une attention particulière voire de participer 

aux évolutions éventuelles de la recherche civile de 

l’UE vers la dualité civile et militaire. 

OUTILS AVEC LES AUTRES NATIONS 

Les coopérations avec des nations non européennes 

devraient se poursuivre sur la base des activités et 

résultats en cours. Elles passent par des accords bilatéraux. 

● Avec Singapour, la coopération concerne plusieurs 

thématiques dont la détection chimique à 

distance et la détection biologique ainsi que les 

contre-mesures médicales, les micro-ondes de 

forte puissance, les IHM et la détection d’obstacles, 

les robots, les nanoantennes, les technologies 

radar aéroportée ainsi que la détection HF 

embarquée ou côtière, la radiologicielle et la détection 

sonar, 

● La coopération avec le Brésil devrait se concrétiser 

sur les nanotechnologies, les matériaux, la 

lutte contre la corrosion, le traitement de l’information, 

l’énergie, ... 

● Concernant la coopération avec le Canada, les 

premiers résultats encourageants sur les lasers 

femto-secondes pour des applications contre-mesures 

optroniques présagent d’une suite en 2011. 

● Avec Israël, la coopération devrait se consolider 

sur la thématique « blindages » et les nanomatériaux. 

Le Japon est le pays le plus avancé dans le domaine 

des nano technologies. Malgré les difficultés actuelles 

de signature d’accord défense, la coopération 

sera recherchée autour du laboratoire LIMMS 

(unité mixte franco-japonaise) via des thèses post 

doctorales ou via l’ANR qui a signé un accord de 

coopération avec ce pays sur cette thématique. ■ 


Glossaire 

AED 

AERES 

ANR 

BITD 

CEA 

CIDEF 

CNES 

DGA 

DGCIS 

DGRI 

DS 

: Agence européenne de défense 

: Agence d’évaluation de la recherche et de l’enseignement supérieur 

: Agence nationale de la recherche 

: Base industrielle et technologique de défense 

: Commissariat à l’énergie atomique 

: Conseil des industries de défense françaises 

: Centre national d’études spatiales 

: Direction générale de l’armement 

: Direction générale de la compétitivité, des services et de l’information 

: Direction générale pour la recherche et l’innovation du MESR 

: Direction de la stratégie de la DGA 

ENSTA Bretagne : École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne (ex ENSIETA) 

ENSTA ParisTech : École nationale supérieure de techniques avancées 

FUI 

: Fond unique interministériel de soutien aux projets de R&T 

GCS 

: Groupes de concertation sectoriels, organisés par la DGRI 

GIFAS 

: Groupement des industries françaises aéronautiques et spatiales 

GTI 

: Groupe technique interministériel (dans le contexte des pôles de compétitivité) 

ICET 

: Programme Innovative Concepts and Emerging Technologies de l’AED 

INRIA 

: Institut national de recherche en informatique et en automatique 

ISAE : Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace (issu de la fusion en 2007 

de SUPAERO et de l’ENSICA) membre de l’Institut Clément Ader 

ISL 

: Institut Saint-Louis 

LOI 

: Letter of Intent 

LOLF 

: Loi organique relative aux lois de finances 

LRU 

: Loi relative aux libertés et responsabilités des universités 

MESR 

: Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche 

MRIS 

: Mission pour la recherche et l’innovation scientifique (DGA/D4S) 

NRBC 

: (Menace) Nucléaire, radiologique, biologique et chimique 

ONERA 

: Office national d’études et de recherches aérospatiales 

PCRD 

: Programme cadre de recherche et de développement 

PEA 

: Programme d’études amont 

PME 

: Petites et moyennes entreprises 

POS 

: Politique et objectifs scientifiques 

PP30 

: Plan prospectif à 30 ans 

REI 

: Recherche exploratoire et Innovation 

R&T 

: Recherche et technologie 

RTRA 

: Réseau thématique de recherche avancée 

SRL : System readiness level (cf Encart 2) 

TRL : Technology readiness level (cf Encart 1) 


www.ixarm.com 

www.recherche.dga.defense.gouv.fr 

Direction générale de l’armement 

Direction de la stratégie (DS) 

Mission pour la recherche et l’innovation scientifique (MRIS) 

MRIS - 7 rue des Mathurins - 92221 BAGNEUX CEDEX 

Tél. : +33 (0)1.46.19.72.30 - Fax : +33 (0)1.46.19.65.58

POS - Ixarm

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