In 2022, TBI has been awarded two Junior Professorships allowing to recruit two scientists who have already demonstrated their ability to produce excellent research. The themes studied by these scientists show the richness and breadth of research conducted at the laboratory. Meet Lorie Hamelin, laureate of the INRAE chair dedicated to supporting sustainable and intelligent transitions towards tomorrow's low-fossil carbon economies; and Christophe Danelon, winner of the INSA "synthetic cells" chair.
Meeting with Lorie HAMELIN
What is your background?
J’ai fait mon master et mon parcours d’ingénieur à l’Université Laval au Canada en génie agro-environnemental puis j’ai fait un doctorat au Danemark (University of Southern Denmark) où le but était d’évaluer le rôle de la biomasse dans une stratégie danoise pour avoir 100% énergies renouvelable pour 2050. Ensuite j’ai fait un post-doc puis je suis passée « assistant professeur » à cette même Université danoise. Dans le cadre d’un the ERA Chair1 program, j’ai œuvré en Pologne durant une année. Le but du programme était de fortifier les compétences de recherche en bioéconomie dans ce pays. Puis en 2018, j’ai été lauréate du programme MOPGA avec le projet Cambioscop.
What is your expertise?
Je suis experte dans l’analyse environnementale avec la méthodologie d’analyse de cycle de vie (ACV). Mon expertise est à l’interface entre le génie environnemental, les systèmes d’énergie renouvelables, l’économie circulaire et la bioéconomie. Je m’intéresse aux grandes transitions de systèmes et en particulier à celle qui consiste à passer vers une économie sans carbone fossile, un incontournable pour atteindre les objectifs de l’accord de Paris. J’ai également une compétence forte en agro-écologie du fait de ma formation en génie agricole.
What is this chair about?
C’est une chaire sur les transitions vers une économie à bas carbone fossile. Il y a 2 grands axes de recherche, guidés par les 3 objectifs suivants, tous nécessaires pour atteindre les cibles de l’accord de Paris : (1) Induire de la séquestration additionnelle de carbone (émissions négatives), (2) laisser les ressources fossiles dans le sous-sol, (3) développer des solutions durables pour remplacer ces ressources fossiles.
Tout d’abord je vais m’intéresser à la séquestration du carbone dans les sols agricoles, en m’intéressant tout particulièrement aux couverts végétaux pouvant être implantés sur les sols nus, et ce à différentes échelles spatiales. Une fois ce potentiel de séquestration quantifié, l’impact environnemental de différentes stratégies d’utilisation de la biomasse générée grâce à ces couverts sera étudiée (par exemple, laisser la biomasse au sol afin que cela devienne un engrais vert ou soit la récolter complètement ou partiellement et puis faire par exemple du biogaz, ou des bio-matériaux).
Le second axe porte sur une meilleure compréhension de la prise de décision sur le terrain. Le but ultime des analyses de cycle de vie est de fournir un support scientifique permettant d’éclairer la prise de décision sur les enjeux environnementaux liés à différents investissements. Or, on s’aperçoit que souvent, les décideurs ne savent pas trop quoi faire de nos ACV… Souvent, ils ne vont regarder que l’impact sur le climat et au pire, l’analyse sera laissée au placard… Ce que je souhaite mettre en place, c’est un système d’indicateurs de performance qui soit pertinent pour les acteurs des filières concernées par la transition vers une économie à bas carbone fossile, qui pourrait varier en fonction des filières et des territoires. J’envisage ici la conduite d’entrevues qui permettront de déterminer si les acteurs comprennent les indicateurs et scénarios prospectifs utilisés actuellement, s’ils les considèrent pertinents pour la prise de décision, et s’ils en envisagent d’autres. La vision est de s’assurer que toutes nos solutions technologiques se traduisent en un véritable projet de société, et d’identifier et lever les verrous non-technologiques qui s’interposent à cette transition vers une économie à bas carbone fossile.
How will the Chair be organized?
This Chair is a position that lasts for 3 years and, upon successful evaluation, can lead to a ‘DR2’ tenure at INRAE. I am affiliated with the SOPHYEteam at TBI. The Chair includes teaching duties (up to 42h per year), primarily at INSA Toulouse, within the GP3E department. The research of the Chair will be connected to my other ongoing projects (e.g. ALIGNED, NEGEM, Solnovo). The financial support associated with the Chair (ANR, INRAE), will allow me to hire and train young scientists to work on the different axes of the Chair, and to cover the expenses related to the research progress.
Where do you want to direct your research in the future?
I am committed to contributing to research that will allow, even if it is a drop in the ocean, limiting global warming below 2°C, with a minimum of trade-offs with the other environmental impacts. My future research will continue to focus on finding solutions to (i) keep fossil carbon in the ground, (ii) develop sustainable alternatives to replace fossil carbon, and (iii) induce negative emissions (long-term sequestration of atmospheric carbon). I also hope to contribute to a certain harmonization of the LCA methodology and bring methodological advancements, particularly in regards to its application to bio-based products and services, as there is currently some confusion that could undermine the credibility of the method.
What is your background?
Je suis un ancien étudiant de l’université de Paul Sabatier à Toulouse et j’ai passé ma thèse à l’IPBS sur un sujet de biophysique. Ensuite, j’ai passé 6 ans à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suisse en tant que post-doc puis enseignant-chercheur. En janvier 2010, j’ai eu un poste de professeur à l’Université de Delft aux Pays-Bas et c’est là que j’ai commencé à mettre en place mon laboratoire sur la thématique des cellules synthétiques qui est devenu mon sujet de prédilection.
Meeting with Christophe Danelon
What is your expertise?
Mes activités portent sur la biologie de synthèse, plus particulièrement sur un domaine qui s’appelle « cell-free » ou hors châssis cellulaire. C’est de l’ingénierie cellulaire mais à l’extérieur d’une cellule vivante. Une autre composante importante de notre recherche concerne la biophysique moléculaire, membranaire et cellulaire. Cette discipline fait partie de ma culture scientifique et je l’applique dans la biologie quantitative par exemple. Ou dans tout ce qui est modélisation computationnelle ou l’utilisation des méthodes avancées en microscopique analytique.
Did you know that TBI has been participating in the iGEM competition for several years?
Effectivement, je m’occupe également d’une équipe iGEM au Pays-Bas et je vais maintenant participer à l’encadrement de l’équipe iGEM Toulouse. C’est aussi via iGEM que j’ai commencé à repérer et à m’intéresser à TBI et à l’INSA Toulouse. Les beaux résultats d’iGEM Toulouse ces dernières années, m’ont rendu assez curieux sur les travaux de recherche en biologie de synthèse menés à TBI. C’est une belle vitrine pour le laboratoire et puis, dans mon cas, c’est quelque chose qui a stimulé ma curiosité pour faire les démarches auprès de TBI et voir s’il y avait des possibilités pour intégrer le laboratoire.
The chair is called "synthetic cell", what do you want to set up during this chair?
C’est un projet qui s’inscrit dans la continuité des recherches que je mène déjà depuis bientôt 13 ans. Un des piliers forts de cette approche, en vue de recréer une cellule vivante, c’est l’utilisation de vésicules lipidiques qui jouent le rôle de compartiment. Ensuite on encapsule à l’intérieur de cette vésicule un ADN codant afin d’avoir toutes les fonctions biologiques encodées dans des gènes. Donc on a un compartiment, on a de l’ADN qui sert de support de l’hérédité et qui est l’élément de base, et on a la machinerie qui va convertir le programme génétique en protéines fonctionnelles de manière à ce qu’on crée des fonctionnalités cellulaires essentielles telles que la synthèse de phospholipides pour que la vésicule lipidique grossisse. Mais aussi toutes les protéines qui sont impliquées dans la réplication d’ADN et dans la division de la vésicule. On appelle ça des ‘modules’, des fonctions biologiques clés que l’on essaie de reconstituer.
Ce que l’on souhaite faire maintenant, et c’est le caractère innovant dans le domaine et l’environnement à TBI est propice à développer ce type de projet, se décline sur 2 axes :
- Le premier c’est de faire de l’évolution dirigée, c’est-à-dire utiliser les principes d’évolution darwinienne appliqués en laboratoire, pour optimiser ces modules cellulaires, et comme source d’innovation pour créer des fonctions de plus en plus complexes qui ressemblent à des comportements de cellules vivantes. L’idée est d’appliquer les principes d’évolution dirigées qui existent depuis des décennies en biochimie, en biologie moléculaire, mais à l’échelle de la biologie de synthèse. On ne parle pas ici d’évoluer une enzyme isolée mais des voies métaboliques ou des circuits génétiques. Donc on passe de l’évolution dirigée à l’échelle d’une protéine à l’évolution dirigée à l’échelle d’un système entier artificiel.
- La deuxième innovation technologique que l’on veut implémenter dans notre feuille de route, ce sont les méthodes robotisées à haut débit qui vont permettre de faire du criblage d’un grand nombre de conditions initiales, c’est-à-dire d’explorer des séquences génétiques et compositions moléculaires à large échelle. L’automatisation va ainsi permettre de produire des cellules artificielles qui sont de plus en plus autonomes.
Donc c’est l’utilisation de méthodes robotisées d’expérimentation à haut débit couplées au principe d’évolution dirigée en laboratoire qui vont servir de levier pour pousser les limites de la biologie de synthèse cell-free à un niveau qui n’a pas été atteint jusqu’à maintenant.
From an organizational point of view, how will this chair work?
I will join the I2M de TBI. Dans mon cas, le contrat est de 3 ans. Au bout de ces 3 ans je serai évalué en vue d’être titularisé professeur INSA. Le budget de la chaire permet d’engager un étudiant en thèse, et ensuite il y a un budget complémentaire pour acheter du matériel et équipements. Je prévois de recruter un.e étudiant.e en septembre prochain. Le but étant de créer une équipe dynamique autour de la cellule synthétique avec des ramifications très fortes en biologie fondamentale mais aussi en recherche appliquée, qui pourrait coller aussi à d’autres thématiques au sein de TBI et de l’INSA ou sur le campus de Toulouse en général.
I intend to create a scientific pole at TBI at the forefront of international research in synthetic cells with local collaborators, dedicated technological platforms and academic and industrial users.
Focus
What is a chair?
A junior professorship is a new way of recruiting for a permanent position in the civil service as a research director or university professor. After a pre-tenure period of 3 to 6 years and after an evaluation, this person can be tenured as a research director (DR2) or university professor, after the opinion of a tenure commission.
