École d'été internationale sur la matière active

La matière active, un champ de recherche en plein essor

Un banc de poissons qui vire de bord en une fraction de seconde, une colonie de bactéries qui s'organise spontanément en spirales, des cellules qui migrent collectivement pour refermer une plaie : autant de phénomènes qui intriguent autant les biologistes que les physiciens. Ce qu'ils ont en commun, c'est d'appartenir au domaine de la matière active, un champ de recherche en plein essor qui cherche à comprendre comment des systèmes composés d'unités capables de consommer de l'énergie et de se mouvoir de façon autonome peuvent donner naissance à des comportements collectifs complexes et coordonnés.

Contrairement à la matière inerte (un cristal, un liquide à l'équilibre…), la matière active est perpétuellement hors équilibre. Elle s'auto-organise, génère ses propres structures, et produit des dynamiques collectives qui ne peuvent pas être prédites à partir du comportement de chaque individu pris isolément. Comprendre ces phénomènes, c'est ouvrir des pistes pour la biologie, la médecine, la robotique et la conception de matériaux intelligents.

Une école d'été née d'une collaboration franco-américaine

C’est dans ce cadre que s’est organisée à CY Cergy Paris Université une école d’été sur la matière active (intitulée en anglais "Summer School on Living Active Matter 2026"). À l’initiative de l’événement figurent Fernando Peruani, professeur au laboratoire de physique théorique et modélisation (LPTM) de CY Cergy Paris Université et Igor Aronson, professeur à la Pennsylvania State University et chercheur invité dans le cadre du programme "Fellow-in-residence" de CY Advanced Studies au sein du LPTM.

Cette école d'été s'inscrit dans le cadre des mois thématiques de CY Advanced Studies, institut des études avancées de CY Cergy Paris Université. Le dispositif des mois thématiques permet l'accueil à la maison internationale de la recherche sur le site de Neuville de communautés scientifiques internationales réunies autour d'un même objet d'étude. Il a été lancé pour permettre l'organisation de périodes intensives d'enseignement et de recherche de trois à huit semaines et financé grâce au programme "structuration de la formation par la recherche dans les initiatives d'excellence" (SFRI). Pour cette édition, l'école s’est tenue dans un format étendu de trois semaines : les deux premières à la maison internationale de la recherche à Neuville-sur-Oise, la troisième sur le site de Saint-Martin à Pontoise. Elle a accueilli près de 90 participants en présentiel, auxquels se sont ajoutés une quarantaine de participants en ligne. Cet engouement reflète l'attractivité du programme scientifique proposé par les organisateurs.

Des intervenants de premier plan mondial

La qualité des intervenants invités constitue l'un des points forts de cette école. Parmi eux, Michael Cates est professeur lucasien à l'université de Cambridge, chaire de mathématiques d'exception occupée avant lui par Isaac Newton et Stephen Hawking. Membre de la Royal Society, Michael Cates est l'un des physiciens théoriciens les plus cités au monde dans les domaines de la matière molle et de la matière active. Il est notamment co-inventeur du concept de motility-induced phase separation (MIPS), devenu un paradigme central dans le domaine.

Erwin Frey, professeur à l'université Ludwig-Maximilian de Munich, est reconnu pour ses contributions fondamentales à la biophysique théorique et à l'auto-organisation des systèmes biologiques.

Hartmut Löwen, professeur à l'université Heinrich Heine de Düsseldorf, est l'un des pionniers de la physique des colloïdes actifs et des fluides actifs.

Gerhard Gompper, professeur à l'institut de neurosciences et de médecine de Jülich (Allemagne) et membre de l'académie des sciences allemande Leopoldina, est spécialiste de la physique computationnelle des systèmes biologiques mous et actifs. Ses travaux sur les globules rouges, les microswimmers et les fluides actifs font référence dans le domaine.

À leurs côtés interviennent une dizaine d'autres chercheurs de niveau international, issus de France, d'Allemagne, des États-Unis et du Japon, couvrant des thématiques allant des systèmes bactériens à la matière active intelligente, en passant par les fluides polaires et les systèmes désordonnés.

Le LPTM, un laboratoire à l'avant-garde de la biophysique théorique

Cet événement s'inscrit dans une dynamique scientifique portée de longue date par le laboratoire de physique théorique et modélisation. Unité mixte de recherche CNRS affiliée à CY Cergy Paris Université, le LPTM développe des approches théoriques et computationnelles pour comprendre des phénomènes complexes en physique statistique, physique hors équilibre et biophysique.

Fernando Peruani, qui co-organise cette école, est une des figures de proue du laboratoire. Depuis son arrivée à CY Cergy Paris Université en 2020 où il a fondé le groupe Living Matter Physics, ses travaux portent sur les comportements collectifs dans les systèmes biologiques : mouvement de bactéries, dynamiques de groupes animaux, auto-organisation cellulaire. Ses recherches ont été publiées dans les revues les plus exigeantes et sont citées plus de 7 000 fois dans la littérature scientifique internationale. Son travail sur les déplacements collectifs de troupeaux de moutons, publié dans Nature Physics, illustre la capacité de la physique théorique à décrire des comportements du vivant à toutes les échelles, des bactéries aux vertébrés.

Pour Fernando Peruani, le succès de cette école d'été s’est mesuré autant à la qualité des échanges qu'au prestige des participants : "nous avons eu la chance d'accueillir non seulement des professeurs de tout premier plan, mais aussi des étudiants d'une qualité exceptionnelle, dont beaucoup venaient d'universités prestigieuses comme Cambridge, Oxford, Princeton ou le MIT. Ce qui a été le plus gratifiant pour moi, c'est leur enthousiasme : après les cours, beaucoup restaient pour poser des questions et poursuivre les discussions avec les intervenants et entre eux".

Cet événement a bénéficié du soutien financier de CY Advanced Studies, de l'agence nationale de la recherche (ANR) via ses programmes SFRI (projet ANR-20-SFRI-0006) et ANR-NSF (projet-ANR-24-CE95-0002), et de la National Science Foundation américaine (NSF).

Consulter le programme détaillé en anglais sur le site de l'école d'été