École doctorale STEPSciences de la Terre, de l’environnement et des planètes

Un tremplin pour la recherche et l'innovation

Les thèses co-dirigées dans le cadre de GATES offrent aux doctorants des opportunités uniques : double encadrement scientifique, accès à des infrastructures de pointe et forte visibilité internationale. Ce programme renforce l'excellence scientifique de l'UGA et sa place au sein des grands réseaux de recherche mondiaux.

Portraits des doctorants lauréats

Lucie Canet, est doctorante à l'Université Grenoble Alpes au sein de l'École doctorale Sciences de la Terre, de l’environnement et des planètes. Son projet de thèse en co-direction avec l'ESRF au sein de l'Institut des Sciences de la Terre (ISTerre - UGA / CNRS / USMB / IRD /Université Gustave Eiffel) s'intitule "Effets du fer et des éléments volatiles sur la structure et densité des melts silicatés profonds".

Avant de s'engager en thèse, elle a eu un parcours académique assez direct : trois ans de Licence en Sciences de la Terre et Environnements à l'Université de La Rochelle, puis deux ans de Master en Géologie de l'Exploration et des Réservoirs à l'Université de Montpellier. Ce sont les stages réalisés en laboratoires d'analyses (à Liège en Belgique et ici à l'ESRF de Grenoble) qui l'ont motivé à poursuivre en thèse afin de travailler dans la recherche plus tard.

Son projet de doctorat débuté en novembre 2023 vise à comprendre la dynamique de la Terre interne, à 3000 km de profondeur, à travers des techniques expérimentales nécessitant l'utilisation d'un synchrotron. L'habitabilité des planètes terrestres et des exoplanètes est régie par leur capacité à stocker et préserver des composés volatils, tels que H₂O, CO₂ ou N₂ (désignés collectivement sous le terme C-H-O-N), à des échelles de temps géologiques. Aux premiers stades de leur formation, les planètes ont connu un état entièrement liquide à la suite de grands impacts, connu sous le nom d'Océan de Magma, ce qui a des implications significatives pour leur évolution ultérieure. Pour recréer les conditions extrêmes de la Terre profonde en termes de pression et de température, elle utilise la cellule à enclumes de diamant chauffée au laser pulsé (LH-DAC) combinée à la diffraction des rayons X (XRD), en tirant parti de la source synchrotron de l’ESRF à Grenoble. Elle est également affilié au laboratoire ISTerre de l’Université Grenoble Alpes (UGA), qui se spécialise en géodynamique et en géophysique. Cette affiliation complète son travail à l’ESRF, car elle offre une perspective plus large en combinant des expériences synchrotron de pointe avec une expertise en sciences de la Terre et des planètes. Son travail de doctorat s’articule entre des expériences en laboratoire, du traitement de données, et la lecture et rédaction d’articles scientifiques. Elle a également l’occasion d’assister à des formations et conférences dans son domaine de recherche plusieurs fois par an. Ces expériences enrichissent considérablement ses connaissances et lui permettent de se tenir au fait des avancées les plus récentes en sciences planétaires.
Elle est co-encadrée par Guillaume Morard, enseignant-chercheur à l'IMPMC, Mohamed Mezouar et Angelika Rosa, chercheurs à l'ESRF.

Clément Montembault est doctorant à l'Université Grenoble Alpes au sein de l'École Doctorale de Physique. Son projet de thèse en co-direction avec l'ESRF au sein de l'Institut Néel ( CNRS / UGA) s'intitule "Processus de dégradation de pigments d’Egypte ancienne".

Après une classe préparatoire MPSI/PSI*, il a intégré le département de physique de l’ENS Paris-Saclay. Il a ensuite réalisé une licence de physique fondamentale, puis un master Formation à l’Enseignement Supérieur en préparation de l’agrégation, puis le master QLMN – matière condensée à l’université Paris-Saclay. Voulant réaliser une thèse dans un synchrotron en lien avec les matériaux du patrimoine culturel, il s'est donc dirigé vers l’ESRF.

Si les couleurs des objets d’Egypte ancienne restent souvent vives, certains pigments inorganiques utilisés ont évolué dans le temps. Cette thèse a pour but de comprendre les processus de dégradation mis en jeu d’affiner nos connaissances des pigments et de la palette de l’Antiquité égyptienne. Au cours de ce projet de recherche qui a débuté en septembre 2023, différents objets sont étudiés de façon non-invasive, avec des techniques telles que la diffraction des rayons X ou la fluorescence X, sur grands instruments ou à l’aide d’instruments portables. Il a ainsi analysé à l’ESRF des fragments de papyrus représentant des scènes du Livre des Morts conservés au musée Champollion de Vif (département de l’Isère). Il a également mené une campagne de mesures sur des sarcophages de la troisième période intermédiaire au musée de Grenoble, conduite grâce aux instruments portables développés par l’institut Néel. Enfin, une reproduction des réactions de dégradation est également effectuée en laboratoire pour jauger de l’importance des différents paramètres sur celles-ci. Cette synergie entre expériences en laboratoire, instrumentation portable et utilisation du rayonnement synchrotron permet une étude poussée et complète du corpus d’œuvres à notre disposition afin de le comprendre, le documenter et le préserver pour les générations futures.
Il est co-encadré par Catherine Dejoie, scientifique ligne de lumière à l'ESRF et Pauline Martinetto, enseignante-chercheuse à l'Institut Néél.

Ilies Bentamene est doctorant à l'Université Grenoble Alpes au sein de l'École doctoraleIngénierie - Matériaux, mécanique, environnement, énergétique, procédés, production. Son projet de thèse en co-direction avec l'ESRF au sein du Laboratoire SIMaP Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (CNRS / Grenoble INP - UGA / UGA) s'intitule "Conception informée par nano-tomographie synchrotron de microstructures de fabrication additive délocalisantes". 

À la suite d’un bac S, il s'est suis dirigé en DUT Génie Mécanique et Productique (Univ. Lyon 1). Il a ensuite poursuivi vers un cursus ingénieur à l’UTC pendant lequel les deux stages de 6 mois qu'il a effectué dans la recherche l’ont passionné et l’ont mené à continuer en thèse.

La fabrication additive de métaux offre un moyen unique de produire des géométries complexes mais aussi des microstructures hors équilibre, les deux pouvant permettre d’atteindre des performances mécaniques très particulières. Pour cette thèse qui a débuté en novembre 2024, il se concentre sur la fusion laser sur lit de poudre d’un nouvel alliage d’aluminium spécifiquement conçu pour ce procédé. L’objectif de ce travail est d’explorer le potentiel d’une architecturation de la microstructure à l’échelle mésoscopique pour optimiser le comportement mécanique. Pour cela, il va exploiter le potentiel du procédé pour faire varier la distribution spatiale des microstructures, puis nous effectuerons des essais de traction in-situ imagés en nano-tomographie aux rayons X à l’ESRF (ID16B beamline) et de la corrélation de volume numérique pour déterminer les champs de déformation 3D. La microstructure étant multi-échelle, il souhaite exploiter des stratégies de super-résolution par IA pour obtenir des volumes haute résolution sur des grands champs de vue. Finalement, les microstructures seront optimisées en ajustant les paramètres procédés.
Il est co-encadré par Julie Villanova, scientifique en charge de la ligne de lumière ID16B à l’ESRF, Pierre Lhuissier, chercheur au SIMaP et Guilhem Martin, enseingant-chercheur au SIMaP.

Fabien Letort est doctorant à l'Université Grenoble Alpes au sein de l'École doctorale Sciences de la Terre, de l’environnement et des planètes. Son projet de thèse en co-direction avec l'ESRF au sein de l'Institut des Sciences de la Terre (ISTerre - UGA / CNRS / USMB / IRD /Université Gustave Eiffel) s'intitule "Méthodes haute résolution et haute sensibilité pour tracer le cadmium dans les plantes".

Après une licence de Science de la Terre à la Sorbonne Sciences, spécialité Géochimie, il a validé un Master de Géochimie à l’Institut de Physique du Globe de Paris. Par la suite, il a obtenu un contrat d’Assistant Ingénieur de 6 mois à ISTerre, avant de commencer sa thèse.

Ce projet de recherche entamé en octobre 2024, vise à améliorer notre compréhension de l'absorption, du stockage et de la détoxification du cadmium dans les plants de cacao en utilisant une approche multi-technique et multi-échelle. Pour ce faire, via la serre du Jardin du Lautaret située à Saint-Martin-d’Hères, il sera question de réaliser une culture hydroponique de cacao en testant différentes carences minérales (zinc, manganèse et fer) tout en ajoutant du cadmium. Il va aussi étudier l’ajout de calcium dans la formation de cristaux d’oxalate de calcium. Ces cristaux ont des propriétés de détoxification du cadmium chez certaines plantes (tomate, Gomphrena claussenii, jacinthe d'eau…). Par la suite, les analyses élémentaires des cultures (racine, tige, feuille) seront effectuées sur la plateforme Géochimie-Minéralogie de l’ISTerre. Des cartes élémentaires et des analyses de spéciation, s’effectueront sur différentes lignes de lumière de l’ESRF (ID21, BM20).
Il est co-encadré par Géraldine Sarret (ISTerre) et Hiram Castillo-Michel (ESRF).

Thomas Sarrazin est doctorant à l'Université Grenoble Alpes au sein de l'École Doctorale de Physique. Son projet de thèse en co-direction avec l'ESRF au sein du laboratoire Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM - CEA / UGA) s'intitule "Imagerie Cohérente en mode Spectroscopique de Nanoparticules durant leur réaction catalytique".

Après une scolarité en Californie, il a déménagé en France pour deux licences en économétrie et physique, suivies d'un master en « Soft-Nanophysics » à l’UGA, où il a effectué des stages au sein des laboratoires LIPhy et à l'ESRF.

L’objectif de cette thèse entamée en novembre 2024, est de développer et d'appliquer une technique d'imagerie cohérente spectroscopique tri-dimensionelle (3D) et nano-focalisée à la ligne de lumière ID01-EBS de l’ESRF. Le développement d'un algorithme robuste pour l'imagerie de Bragg en mode spectroscopique permettra l'imagerie à l'échelle nanométrique de matériaux cristallins complexes en 3D, l’un des grands défis actuels en nanoscience. Cette technique sera utilisée pour révéler des informations à la fois chimiques (états d’oxydation et structure de liaison) et structurelles (déformations du réseau, défaut(s), morphologie, composition). Il est question de découvrir des informations cruciales sur le comportement dynamique des catalyseurs dans des conditions de fonctionnement, par exemple, pour des catalyseurs a base d’alliage de Cu sous conditions gazeuses, afin d'extraire une compréhension mécanistique pour concevoir des catalyseurs de réduction du CO2 efficaces et sélectifs.
Il est co-encadré par Marie-Ingrid Richard, directrice de recherche au CEA et Vincent Favre-Nicolin, scientifique et chef de groupe à l’ESRF.

Emilia Di Prima est doctorante à l'Université Grenoble Alpes au sein de l'École Doctorale Chimie et sciences du vivant. Son projet de thèse en co-direction avec l'ESRF au sein du Laboratoire Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - CNRS / CEA / UGA) s'intitule "Conception et ingénierie d'enzymes artificielles pour l'énergie verte".

Elle est titulaire d'une Licence en biotechnologie obtenue à l'Université de Padoue (Italie), et d'un Master en biotechnologie industrielle effectué à l'Université de Padoue (Italie). Son mémoire intitulé "Développement d'une méthode d'extraction pour la purification des fibres conductrices des bactéries de câble" a été réalisé à Anvers (Belgique) grâce à la bourse Erasmus+ EU4EU.

L'approche de l'enzymologie artificielle dans ce projet de doctorat entamé en février 2025, offrira de nouvelles perspectives sur l'amélioration de l'activité d'un petit complexe organométallique pour la réduction du CO2, grâce à l'environnement protéique. Comprendre comment le squelette peptidique régule l'activité catalytique d'un métallo-cofacteur lié à la protéine est une question clé en enzymologie bio-inorganique. Cette question sera abordée grâce à la collaboration entre le LCBM et le groupe de biologie structurale à l'ESRF, dans le cadre de l'appel IRGA "Projets grands instruments et MaCI". Le groupe LCBM apportera son expertise dans l'expression, la purification, la conception des protéines et l'évaluation de leur activité enzymatique. L'ESRF, avec la ligne de faisceaux ID30B et HPMX, permettra de déterminer la structure de la protéine et de son substrat CO2, afin d'approfondir la compréhension des relations structure-fonction des systèmes bio-hybride.
Elle est co-encadrée par Mohamed Atta (CEA), Christoph Mueller-Dieckmann (ESRF) et Philippe Carpentier (CEA/ESRF).