Sur la photo, de gauche à droite : (en haut) Pierre Louette, Directeur du Département de physique ;  François Briard, Chef de groupe Portail de la science (CERN) ; Julien Colaux, spécialiste IBA, chercheur en physique ; Boris Hespeels, chercheur en biologie ; Alexandre Mayer, chercheur en physique ; Anne-Catherine Heuskin, chercheuse en physique et biophysique. (en bas) André Füzfa, astrophysicien et chercheur en mathématiques ; Serge Mathot, Referent Applied Physicist (CERN) et Michaël Lobet; chercheur en physique.

L’histoire d’amour entre le CERN et l’UNamur ne date pas d’hier.  Le complexe d’accélérateurs et le programme expérimental du CERN sont très différents et bien plus grands que ceux du Département de physique de l’UNamur mais les domaines dans lesquels les deux institutions travaillent ont beaucoup de points communs.

De plus, les deux invités ont une histoire personnelle avec l’UNamur.  Le Département de physique a eu le plaisir d’accueillir Serge Mathot, Referent Applied Physicist (CERN) et alumni du Département de physique de l’UNamur (1992) ainsi que François Briard, Chef de groupe Portail de la science (CERN), et alumni de la Faculté d’informatique de l’UNamur (1994).

Les activités ont débuté par une rencontre entre les invités, la Rectrice Annick Castiaux, la Vice-rectrice à la recherche Carine Michiels, le Directeur du Département de physique Pierre Louette et plusieurs autres membres du Département de physique et de biologie. Après une présentation générale de l’Université, les participants ont pointé les missions communes aux deux institutions : la recherche et le transfert de technologies et de connaissances, le service à la société, la vulgarisation scientifique ou encore l’éducation et la formation.

Lunch de la physique – Présentation du CERN 

Le lunch de la physique est la rencontre mensuelle entre les étudiants et membres du département de physique et un professionnel, alumni ou non, venant expliquer son parcours et ce qu’il fait au quotidien en tant que physicien. 

Durant cette rencontre à laquelle participaient environ 80 personnes, François Briard et Serge Mathot ont présenté le CERN, le plus grand laboratoire pour la physique des particules du monde.  La mission du CERN est de comprendre les particules les plus élémentaires et les lois de notre univers. 

A l’issue de ce séminaire, les étudiants sont ressortis avec des étoiles plein les yeux. En effet, les possibilités de stages ou même de premier emploi au CERN sont possibles pour les physiciens mais aussi dans de nombreux autres domaines. 

Certains programmes de stage au CERN répondent particulièrement bien aux demandes des jeunes étudiant-e-s belges.

La grande majorité des physiciens qui travaillent avec le CERN (plus de 13 000) sont en fait envoyés au CERN pour une période plus ou moins longue par leurs instituts de recherche nationaux qui les emploient.  Le CERN offre une opportunité exceptionnelle de développer une expérience internationale avec d'excellentes conditions et dans un environnement unique au monde ! De quoi inspirer nos jeunes étudiants !

Le projet d'Action Recherche Concertée (ARC) PHOENIX vise à renouveler notre compréhension des parchemins médiévaux et des pièces de monnaie antiques. L'intelligence artificielle sera exploitée pour analyser les données générées par la caractérisation des matériaux. 

Cette étude conjointe entre le Département de physique et le Namur Institute of Structured Matter (NISM) et le Département d’histoire et l'Institut Patrimoines, Transmissions, Héritages (PaTHs) permettra d'aborder les questions relatives à la chaîne de production et à l'utilisation de ces objets et matériaux dans les sociétés passées.  

En parallèle, Serge Mathot a présenté un séminaire en sciences du patrimoine auquel une cinquantaine de personnes ont participé.  Il a notamment présenté sa recherche et le tout nouvel accélérateur ELISA: un accélérateur miniaturisé permettant de délivrer un faisceau de protons de 2 MeV utilisé pour réaliser de véritables mesures au Portail de la science.

Avoir l'opportunité d'échanger avec François Briard, Chef de groupe du Portail de la science du CERN est une chance rare. Comparer les activités de vulgarisation a permis d'ouvrir de nouvelles pistes, de découvrir et de partager les approches, d'évaluer ce qui fonctionne ou non, en fonction du public cible. Un enrichissement fort satisfaisant pour les membres présents du Confluent des Savoirs (CDS), le service de sensibilisation et de diffusion de la recherche de l’Université de Namur.

La professeure Anne-Catherine Heuskin et le docteur Boris Hespeels travaillent actuellement sur le projet BEBLOB, un projet Belspo avec le soutien de l’ESA, dans le cadre de l’alliance UNIVERSEH (European Space University for Earth and Humanity).  Ils s’intéressent notamment à ses étonnantes capacités à résister à de fortes doses de radiation. 

Anne-Catherine Heuskin travaille également en radiobiologie.  Les particules sont utilisées pour irradier des cellules cancéreuses afin de détruire leur matériel génétique et les empêcher de proliférer : c’est la base de la radiothérapie et de la protonthérapie.

La rencontre a permis d’asseoir la volonté de la FaSEF et de l’UNamur de s’impliquer dans la coordination en Belgique francophone du « Belgian National Teacher Programme » que le CERN souhaite relancer dès 2026. Une réflexion a aussi été initiée concernant d’autres pistes en formation d’enseignants Telle qu’ une intervention prochaine du CERN à la « Salle des Pros », le lieu rassemblant la formation aux différents acteurs de la formation à l'enseignement à l’UNamur.

Le TRAKK est le hub créatif namurois porté par 3 partenaires complémentaires sur le terrain : le BEP, le KIKK, et l'UNamur. Outre le lieu, François Briard a pu visiter le ProtoLab , qui fait le lien entre les idées et l'industrie en étant un pôle de recherche et développement décentralisé accessibles aux PME et porteurs de projet en proposant des accompagnements poussés dans le prototypage de produits ou de services.

Diplômé en droit et gestion des technologies de l’information (DGTIC) en 1994 après sa licence et maîtrise en informatique obtenue en 1993, François Briard travaille au CERN, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire de Genève, le plus grand laboratoire en physique des particules au monde. 

Durant son cursus scolaire, effectué 100% à l'UNamur, il a été vice-président de la Régionale namuroise et délégué des étudiants durant ses années de candidatures en sciences économiques et sociales, option informatique. 

Grâce à la formation pluridisciplinaire dispensée à l’UNamur, il a pu saisir plusieurs occasions de réorienter sa carrière au sein du CERN où il a été ingénieur systèmes d’information à partir de 1994 puis, à partir de 2014, , a redirigé sa carrière vers la communication grand-public, jusqu’à devenir Chef de groupe du Portail de la science, qui est le centre de communication grand public du CERN.

Serge Mathot obtient son doctorat en sciences appliquées à l’UNamur en 1992, après sa licence en sciences physique en obtenue en 1985.  

Il effectue ensuite un post-doctorat au Joint Research Center (EU science hub) de Geel, qui a pour vocation de rassembler des compétences pluridisciplinaires pour développer de nouvelles méthodes de mesure et des outils tels que des matériaux de référence.  

Il parfait son expertise en métallurgie physique avant d’être engagé au CERN en 1995 comme Referent Applied Physicist.  Il a travaillé sur de nombreux projets de recherche (CLOUD, MACHINA, ELISA…) et a développé de nombreuses pièces pour la fabrication des accélérateurs du CERN.

Le CERN, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est l’un des plus grands et des plus prestigieux laboratoires scientifiques du monde. Il a pour vocation la physique fondamentale, la découverte des constituants et des lois de l’Univers. Il utilise des instruments scientifiques très complexes pour sonder les constituants ultimes de la matière : les particules fondamentales. En étudiant ce qui se passe lorsque ces particules entrent en collision, les physiciens appréhendent les lois de la Nature.

Les instruments qu’utilise le CERN sont des accélérateurs et des détecteurs de particules. Les accélérateurs portent des faisceaux de particules à des énergies élevées pour les faire entrer en collision avec d'autres faisceaux ou avec des cibles fixes. Les détecteurs, eux, observent et enregistrent le résultat de ces collisions.

Fondé en 1954, le CERN est situé de part et d’autre de la frontière franco-suisse, près de Genève. Il a été l’une des premières organisations à l'échelle européenne et compte aujourd’hui 25 États membres, dont la Belgique. 

Les trois expériences scientifiques ont été sélectionnées parmi 29 projets pour "leur valeur scientifique, leur faisabilité technique et leur compatibilité budgétaire », précise le service public de la Politique scientifique fédérale (Belspo).

Historiquement, la Belgique a bâti une expertise et une influence notables au sein de l’Agence spatiale européenne (ESA). L’UNamur se trouve aujourd’hui au cœur d’une expérience qui sera déployée lors du séjour de l’astronaute belge Raphaël Liegéois à bord de l’ISS en 2026. Le projet BeBlob, mené à l’interface de la biologie et de la physique, vise à étudier Physarum polycephalum, communément appelé « blob ». 

Boris Hespeels est chercheur au sein de l’institut ILEE et porteur du projet Beblob aux côtés d’Anne-Catherine Heuskin, chercheuse au sein de l’institut Narilis. « Nous nous intéressons aussi à ses étonnantes capacités à se dessécher complètement et à survivre à des stress extrêmes, notamment le vide spatial, les températures extrêmes ou encore de fortes doses de radiation provoquant des dommages massifs de l’ADN », poursuivent les deux chercheurs namurois. 

Forts de leur expérience acquise lors de précédentes missions à bord de l’ISS avec d’autres modèles biologiques, les équipes de l’UNamur ont mis au point un nouveau « vaisseau » miniaturisé permettant d’emporter différents échantillons de blob. Sur orbite, l’astronaute réhydratera les échantillons, qui devront alors s’adapter à leur nouvel environnement. Les objectifs sont doubles : d’une part, évaluer les effets de l’environnement orbital sur le métabolisme du blob ; d’autre part, étudier la réparation de l’ADN dans des échantillons préalablement irradiés sur Terre par des doses massives. Les scientifiques analyseront la manière dont cet organisme répare son génome en microgravité et détermineront si ce processus est modifié par le vol spatial.

Ces travaux devraient permettre d’identifier des acteurs clés de la protection et de la réparation cellulaire en conditions extrêmes. Associés aux nombreuses expériences menées à l’UNamur, ils pourraient à terme déboucher sur la mise au point de nouvelles molécules capables de protéger les astronautes, de préserver des échantillons biologiques fragiles ou encore de limiter les effets secondaires des radiothérapies en protégeant les cellules saines des patients.

Découvrez les autres expériences scientifiques sélectionnées pour être menées à bord de la Station spatiale internationale (ISS) lors de la mission de l’astronaute Raphaël Liégeois en 2026

UNIVERSEH (European Space University for Earth and Humanity) s’inscrit dans le cadre de l’initiative «Universités européennes», promue par la Commission européenne. Elle ambitionne de développer un espace pour relever les défis sociétaux, sociaux et environnementaux découlant de la politique spatiale européenne.

Cet article a été réalisé pour la rubrique "Euréka" du magazine Omalius #36 de mars 2025.

Capable de générer des faisceaux d'ions constitués de n’importe quel élément stable avec des énergies allant jusqu'à 16 Mega electron-Volt (MeV), l’accélérateur de particules permet l'analyse (IBA) et la modification (IBMM) de couches minces de nombreux matériaux. Stimulé par le besoin critique de nouveaux matériaux fonctionnels, le développement de ces techniques s’est accéléré au 21e siècle.  Elles sont essentielles dans de nombreux domaines de recherche fondamentale et sont également utilisées en recherche appliquée, au travers de partenariats industriels.

Le rôle de Tijani Tabarrant est essentiel pour garantir le bon fonctionnement de cet équipement complexe. Il est responsable de sa maintenance afin d'assurer une continuité dans les recherches. En parallèle, il contribue de manière significative aux recherches en concevant et en développant diverses chambres à vide, qui sont cruciales pour nos expériences.  Pour mener à bien ces projets, il collabore étroitement avec l'atelier mécanique, dont l'expertise et les ressources sont indispensables. 

La force de l’IBMM (Ion Beam Modification of Materials) est de pouvoir modifier les propriétés électroniques, optiques, mécaniques ou magnétiques de divers matériaux de façon contrôlée. C’est ce qu’on appelle « fonctionnaliser les matériaux ».

L’IBA (Ion Beam Analysis) est une famille de techniques d’analyse non-invasives et très versatiles qui permet d’étudier la composition chimique des matériaux. Elle joue un rôle prépondérant, depuis des décennies en astrophysique nucléaire, science des matériaux, sciences du vivant ou encore sciences du patrimoine et archéologie.

En microélectronique, l'implantation ionique, indispensable pour le dopage des semi-conducteurs, est une étape clé dans la fabrication des puces électroniques. L’IBA permet d’analyser la présence de ces dopants, mais aussi celle de l'hydrogène, un élément pouvant influencer la durée de vie des composants électroniques.

En ce qui concerne l’énergie nucléaire, les irradiations par faisceaux d’ions permettent de simuler les effets des dégâts radiatifs sur les matériaux utilisés pour l’enrobage du combustible nucléaire ou le stockage des déchets radioactifs. On évalue ainsi leur durabilité sur le long terme.

Dans le domaine de l’aérospatial, les irradiations par faisceau d’ions permettent de tester la résistance des matériaux spatiaux face aux rayonnements cosmiques, améliorant la conception des satellites et des engins spatiaux.

Pour la production et stockage de l’hydrogène, l’IBA aide à concevoir des revêtements anti-diffusion. En effet, l’hydrogène est un tout petit atome qui diffuse facilement à travers les matériaux.  Le stockage de l’hydrogène est un enjeu clé pour la transition énergétique.

Dans la vie quotidienne, les écrans de téléphones, les pare-brise ou encore les fenêtres bénéficient de traitements de surface permettant de moduler leur opacité, mais aussi leurs propriétés anti-rayure, anti-reflet ou anti-salissure. Ces effets sont obtenus grâce à la synthèse et l’optimisation de couches minces de surface, en collaboration avec l’industrie du verre. L’IBA permet la caractérisation de ces couches minces, ce qui apporte une aide au développement de nouvelles fonctionnalités.

Une des stations terminales d’ALTAïS est dédiée à l’étude de la réponse des cellules aux radiations (protons, hélium, carbone). 

Ainsi, les chercheurs peuvent procéder à des études sur :

• la génération de cellules cancéreuses radiorésistantes et l’élaboration de stratégies pour les re-sensibiliser, 
• l’implication de la mitochondrie dans la résistance à la radiothérapie ; 
• l’influence de la composition des lipides membranaires sur la réponse au traitement par radiothérapie

Ils étudient l’effet FLASH - irradiation à très haut débit de dose - sur un ver C. elegans. L’effet FLASH permet de conserver le contrôle tumoral mais aussi d’épargner les tissus sains, ce qui est d’une importance capitale dans le traitement des tumeurs.

Ils effectuent également des reprogrammations de cellules du système immunitaire avec des nanoparticules d’or et le rayonnement ionisant (RX ou protons).

Au Département de physique de l’UNamur, le professeur Guy Demortier, fut l’un des pionniers dans l’utilisation des IBA pour la caractérisation d’objets anciens ou de fossiles. Ces analyses contribuent à déterminer les méthodes de fabrication et la provenance des matériaux utilisés pour la confection des artefacts historiques, comme c’est le cas au laboratoire AGLAE, installé dans le musée du Louvre, qui effectue ce genre d’analyses quotidiennement.  L’analyse de la coloration d’objets géologiques naturels (par exemple, des spéléothèmes) apporte également son lot d’informations quant à l’évolution du climat et de l’environnement d’une zone géologique particulière.  

Avec l’arrivée récente du Professeur Julien Colaux, un nouvel élan a été pris et s’inscrit dans une perspective plus large. 

L’accélérateur ALTAïS fait partie des équipements de pointe de la plateforme technologique SIAM (Synthèse, Irradiation et Analyse des Matériaux).  

Les chercheurs des Instituts NISM, NARILIS et ILEE l’utilisent quotidiennement pour repousser les limites de l’inconnu. Le Département accueille également des activités de travaux pratiques d’étudiants en physique et biologie. 

Fortes de leur longue expérience dans les (nano)matériaux fonctionnels, la microélectronique, le photovoltaïque, les batteries, les sciences de la vie et les sciences du patrimoine, les équipes pluridisciplinaires de chercheurs sont des acteurs clé dans la compréhension de la matière au sens fondamental, des interactions physiques à l’échelle atomique et dans le développement de nouvelles technologies appliquées aux enjeux mondiaux actuels.

Elles sont partout autour de nous, elles nous fascinent depuis des siècles. Enfants, nous nous penchons sur elles pour les regarder se déplacer entre nos doigts dans nos jardins qui deviennent des jungles. Adultes, elles nous fascinent encore, déjouant les pièges que nous tentons de leur poser dans nos cuisines qu’elles envahissent toujours là où on ne s’y attend pas.

Elles, ce sont les fourmis, et plus particulièrement l’espèce Lasius niger, que nous retrouvons fréquemment dans nos jardins. 

« C’est en sortant de chez moi, un jour d’été 2022, que je me suis rendu compte qu’un phénomène discret mais bien réel avait lieu devant chez moi : les rues de mon quartier namurois étaient envahies par de jeunes reines et mâles de fourmis s’envolant pour leur unique vol nuptial. Ce vol est à l’origine de la fécondation des reines qui, une fois revenues sur terre, démarrent une colonie dans une cavité, nos murs ou même nos déchets », raconte Boris Hespeels, chercheur au sein de l’Unité de Recherche en Biologie Environnementale et Evolutive (URBE) de l’UNamur.  Après avoir collecté une centaine d’individus, le scientifique, qui mène par ailleurs des recherches sur la résistance d’autres organismes vivants dans des milieux extrêmes (les rotifères – lire notre article à ce sujet), retourne à son laboratoire avec la volonté de tester un mythe de la culture populaire : l’extrême résistance de ces insectes notamment face à de nombreux stress, tels que les radiations des bombes nucléaires.

Dans l’enthousiasme, une collaboration se forme entre des chercheurs des Départements de biologie et de physique. Après quelques réflexions, un protocole expérimental est conçu, menant à une expérience concrète, totalement encadrée et sécurisée (lire par ailleurs). Ainsi, quatre chercheurs de l’UNamur publient aujourd’hui la première étude visant à évaluer la radiorésistance des fourmis noires Lasius niger face à des doses massives de rayons X. Publiée dans la revue scientifique belge Belgian Journal of Zoology, elle révèle comment Lasius niger parvient à survivre plus de 11 semaines après avoir reçu des doses massives de rayons X (jusqu’à 250 Gray(Gy), alors que les cellules humaines ne résistent généralement pas au-delà de 10 Gy). Cependant, les chercheurs ont également découvert qu’à partir d’une certaine dose d’irradiation, les femelles étaient rendues stériles, malgré leur survie.

Les résultats ont été comparés aux quelques données précédemment obtenues lors d’expériences sur les radiations dans le cadre de la lutte contre des espèces de fourmis invasives. Si les mécanismes de protection et de réparation des dommages chez les fourmis restent encore inconnus, cette étude confirme que la radiorésistance des fourmis, ainsi que leur mode de vie souterrain, leur confèrent un statut d’espèce résistante en cas de retombées radioactives.

Cette expérience a été réalisée par les chercheurs selon une approche indépendante de tout projet ou financement, expérimentant ainsi une approche dite Crash-and-Learn (« Échec et apprentissage »). Ce travail démontre les possibilités ouvertes par la réalisation de projets scientifiques en dehors des cadres préétablis, laissant une place importante à la collaboration spontanée et au plaisir non intéressé de faire de la recherche. Cette approche, complémentaire des voies traditionnelles liées aux financements et aux directives définies parfois des années avant la réalisation du projet, questionne sur le sens et la pratique du métier de chercheur.

La réalisation de cette expérience n'exclut en aucun cas la sensibilité des chercheurs à la préservation de la biodiversité et au respect du vivant.  Aucun dommage n'a été causé à l'écosystème local ou aux populations animales et humaines. Les fourmis utilisées dans cette étude ont été irradiées dans des conditions strictement sécurisées en laboratoire, sans risque de contamination ou de dissémination dans la nature. L'espèce utilisée, Lasius niger, est une espèce commune, et les conditions expérimentales ont été strictement limitées au laboratoire. Conformément aux principes des 3R (Réduire, Remplacer, Raffiner), le nombre d'individus exposés a été réduit au strict minimum nécessaire pour garantir des résultats scientifiques fiables. De plus, le stress des fourmis a été limité autant que possible tout au long de l'expérience, qui nécessitait l'utilisation d'individus vivants.