Une excellente qualité d’éducation et une recherche de pointe constituent les piliers fondamentaux de l’innovation en Suisse et font partie de ses ressources les plus précieuses. Pourtant, celui qui tient à maintenir son rang face à une concurrence internationale toujours plus féroce se doit de compter les plus grands talents mondiaux dans son équipe. En effet, un travail scientifique réussi ne connaît pas de frontières nationales.

Yansheng Liu a étudié la biologie à Pékin et à Shanghai. Sa recherche se concentre sur les protéines. Il étudie le protéome, qui désigne l’ensemble de toutes les protéines comprises dans un organisme. Après sa thèse de doctorat, ce jeune scientifique aurait également pu poursuivre ses recherches à Shanghai dans le meilleur institut de biologie de Chine. Mais en 2010, lors d’une conférence internationale à Sydney, il rencontre le professeur Ruedi Aebersold de l’ETH Zurich et se porte alors candidat pour intégrer son groupe de recherche. Yansheng Liu raconte à quel point sa conversation avec ce scientifique suisse de renom l’a marqué: «Son Institut de biologie systémique moléculaire est un leader du domaine de la protéomique.» En outre, l’ETH Zurich figure parmi les meilleures universités du monde.

Yansheng Liu a obtenu une place de postdoctorant et travaille maintenant avec enthousiasme depuis près de quatre ans dans le laboratoire zurichois. «L’Asie regorge de jeunes scientifiques motivés, prêts à fournir des efforts exceptionnels», précise Ruedi Aebersold. «Notre programme de recherche est très sollicité à l’échelle internationale, c’est pourquoi nous recevons des demandes d’étudiants et de chercheurs du monde entier qui souhaitent travailler avec nous.» Si l’équipe compte quelques doctorants établis en Suisse, presque tous les postdoctorants viennent de l’étranger. «Les étudiants suisses qui ont fait leur thèse de doctorat ici doivent absolument partir ensuite à l’étranger pour découvrir des cultures de recherche différentes et se constituer des réseaux», affirme le professeur de l’ETH Zurich. Il est en effet important pour eux d’être visibles à l’échelle internationale pour la suite de leur carrière, comme l’explique Christina Ludwig, une postdoctorante allemande du groupe du professeur Aebersold: «Les chercheurs de différents pays apportent des éléments diffé rents. Je suis convaincue que nous n’aurions pas autant de succès si nous venions tous du même pays.»

Etudier les agents pathogènes de la tuberculose

Ruedi Aebersold et son équipe étudient le protéome à l’aide de la spectrométrie de masse, qui divise les molécules selon leur masse et leur charge. Ils développent ainsi de nouvelles techniques de mesure qui rendent l’analyse plus rapide et efficace. Il n’y a pas que l’équipe qui soit internationale: les contacts avec d’autres groupes de recherche autour du monde revêtent également une grande importance. «Notre travail ne devient intéressant qu’à partir du moment où nous trouvons des domaines d’application pour les technologies que nous développons», indique le directeur de recherche, «c’est pourquoi nous nous intéressons beaucoup à la collaboration nationale et internationale avec d’autres chercheurs». C’est ainsi que son équipe a pris part à un projet de recherche européen étudiant l’agent pathogène de la tuberculose. La tuberculose est une infection qui, bien que devenue rare en Suisse, continue de tuer environ deux millions de personnes par an à tra vers le monde, dont beaucoup de porteurs du VIH en Afrique. Les professionnels s’inquiètent également de voir de nouvelles souches bactériologiques agressives et résistant aux antibiotiques se propager depuis la Russie.

Grâce à des échantillons prélevés sur des patients infectés de différents continents, les chercheurs zurichois sont en mesure de déterminer le degré d’agressivité et de résistance des bactéries, une information qui permet de développer de nouveaux médicaments adaptés. Ce projet européen mené par des groupes d’une dizaine de pays s’est terminé fin septembre 2014. L’équipe zurichoise poursuit désormais son travail dans le réseau SystemsX.ch au sein d’un projet dirigé par le prof. Sébastien Gagneux, de l’Institut tropical et de santé publique suisse de Bâle. L’initiative suisse de recherche en biologie des systèmes, à laquelle participent près de 300 groupes de recherche, est soutenue par la Confédération.

Une combinaison unique

Etienne Caron est très impressionné par le réseau personnel de son chef. Ce Canadien travaille depuis deux ans comme postdoctorant aux côtés de Ruedi Aebersold. «Mon rêve est de devenir professeur assistant et de créer mon propre groupe de recherche», révèle le jeune scientifique. Le fait de travailler dans un groupe prestigieux dont le directeur de recherche est membre de nombreux comités représente assurément un atout non négligeable dans ce sens. Etienne Caron s’intéresse au domaine de l’immunologie. A l’aide de méthodes de spectrométrie de masse, il identifie des antigènes que le système immunitaire reconnaît. L’objectif est d’apprendre aux défenses immunitaires à détecter les cellules cancéreuses, un domaine au cœur de l’actualité. Le jeune Canadien nous confie avoir acquis ses connaissances en biologie à l’univer sité de Montréal. Désormais, il peut les allier aux connaissances méthodologiques de l’équipe de Zurich, une combinaison unique au monde qui suscite un grand d’intérêt parmi les professionnels, comme le montrent les demandes d’autres universités. Ruedi Aebersold a lui aussi effectué une grande partie de sa carrière de chercheur à l’étranger. Après des études à l’université de Bâle, il a mené ses recherches aux Etats-Unis pendant vingt ans et co-fondé le prestigieux Institut de Biologie des Systèmes de Seattle, avant de rentrer en Suisse en 2004, notamment à cause des excellentes conditions de travail. «Contrairement aux Etats-Unis, il est possible d’entre-prendre ici des projets de recherche à plus long terme», explique le professeur de l’ETH Zurich. «En Europe, les universités investissent dans l’infrastructure, ce qui nous laisse le temps de planifier et de mettre en œuvre des projets de recherche.» Aux États-Unis en revanche, les chercheurs doivent obtenir par eux-mêmes des subventions ne couvrant qu’une période de trois à quatre ans à chaque fois.

Sauver la planète

Un financement garanti à long terme pour la recherche est aussi la raison principale qui a poussé le prof. Berend Smit à quitter les Etats-Unis pour la Suisse. Né aux Pays-Bas, il dirige depuis juillet 2014 le Centre de l’énergie de l’EPFL. Il a été chimiste pour la compagnie pétrolière Shell et directeur d’un laboratoire européen à Lyon avant d’accepter un poste de professeur à Berkeley, en Californie. A Berkeley, il a également été directeur de l’un des centres de recherche Energy Frontier du Département américain de l’énergie. Son bureau à Lausanne a beau être encore un peu vide, ce scientifique de renommée internationale est plein d’énergie et d’entrain lorsqu’il parle de ses idées: «Je veux sauver la planète», répond -il en riant lorsqu’on l’interroge sur l’objectif à long terme de son travail, en sachant bien que le point de départ a de quoi inquiéter.

«Les signes du réchauffement climatique sont clairs et inquiétants, et pourtant il n’est pas possible pour l’instant de remplacer toutes les énergies fossiles par des énergies renouvelables», explique Berend Smit, «mais on peut séparer le dioxyde de carbone des gaz d’échappement et le stocker dans des formations géologiques.» C’est même là sa spécialité. En collaboration avec des chercheurs chinois, il a récemment développé un matériau boueux capable de capturer et de transporter efficacement les molécules de CO2. L’expert en simulations informatiques moléculaires est convaincu que la séparation et le stockage de dioxyde de carbone sont techniquement faisables, mais ce processus requiert actuellement trop d’énergie, ce qui le rend trop cher.

Ce scientifique ambitieux était le candidat favori de l’université lors de la mise au concours du poste. «C’est un chercheur et un enseignant exceptionnel», déclare le prof. Philippe Gillet, vice-président de l’EPFL. Sa nomination renforcera la recherche énergétique à la haute école, car il est une figure mondiale dans le domaine de la séparation, de la capture et du stockage du dioxyde de carbone à partir de mélanges gazeux. Berend Smit considère l’EPFL, l’ETH Zurich et les instituts Max Planck en Allemagne comme les trois meilleures institutions en Europe pour une carrière académique.

Encourager les idées originales

Un chercheur seul dans le domaine de l’énergie fait rarement de grandes découvertes aujourd’hui, révèle le chimiste Berend Smit. «Il lui faut des connaissances dans différents domaines et des perspectives variées pour aborder les problèmes.» Tout comme l’ETH Zurich, l’EPFL attire également les meilleurs candidats du monde, poursuit-il avant de donner un exemple: une jeune chimiste, qui avait reçu des offres du Massachusetts Institute of Technology aux Etats-Unis et de l’EPFL, s’est finalement décidée pour l’université suisse. «A Berkeley, nous nous sommes également entretenus avec cette scientifique», raconte le professeur, «mais mes collègues ont trouvé son domaine de recherche trop risqué. J’étais donc ravi que l’EPFL lui offre le poste justement parce qu’elle a le courage de proposer un projet de recherche particulièrement intéressant.» Le scientifique est en effet d’avis qu’une université a raison de privilégier les idées originales et doit être prête à prendre des risques. Il n’y a qu’ainsi que de véritables progrès peuvent être accomplis. Il se réjouit de la construction du nouveau campus de l’EPFL à Sion, où une jeune équipe pourra consacrer les prochaines années à sa tâche principale: sauver la planète en développant la séparation et le stockage du dioxyde de carbone, ainsi que de nouvelles façons d’utiliser l’hydrogène dans l’industrie énergétique. «C’est un projet extrêmement attrayant», s’emballe Berend Smit, «car nous dis posons des ressources nécessaires pour devenir une institution majeure au niveau mondial.»

Plus de la moitié des professeurs des deux ETH viennent de l’étranger. «Certes, la Suisse présente des talents d’exception, mais elle reste un petit pays», souligne Philippe Gillet. Pour maintenir l’excellente position internationale du Domaine des EPF, il est essentiel que ses institutions puissent recruter les meilleurs chercheurs et enseignants, quelles que soient leur origine et leur nationalité. Dans la petite Suisse, il n’y a pas que les universités qui subissent la pénurie de jeunes talents locaux; c’est aussi le cas de l’industrie, qui manque cruellement de professionnels. «La relève limitée en personnel hautement qualifié est considérée par d’éminents économistes comme un goulet d’étranglement pour la croissance future de l’économie suisse», explique Berend Smit. La formation de spécialistes MINT provenant de l’étranger pourrait contribuer à combler ce manque.

Environnement international: une bonne formation pour les étudiants suisses

Parmi les étudiants et les doctorants, environ la moitié provient de l’étranger. Cet environnement international constitue également un avantage pour les étudiants suisses: cela leur donne déjà l’occasion de s’y accoutumer durant leurs études de master, ce qui les pré pare encore mieux à une carrière scientifique. «Nous avons de très bons étudiants suisses», affirme Ruedi Aebersold, «mais ils ont souvent du mal à s’imposer dans un groupe international de jeunes chercheurs ambitieux, parce que la concurrence y est très rude.» La publication des résultats des recherches dans des revues scientifiques montre que toutes les institutions du Domaine des EPF sont à la pointe au niveau mondial. Ces publications représentent de nouvelles connaissances et permettent un contrôle de qualité. Parmi les publications les plus respectées figurent la revue britannique «Nature» et la revue américaine «Science». Elles possèdent ce que l’on appelle un facteur d’impact élevé. Toute publication dans ces revues constitue un indicateur de performance internationalement reconnu.

Une publication dans «Nature» qui a suscité un intérêt international particulier en 2014 est celle d’une équipe dirigée par le PSI et l’Académie chinoise des sciences de Xi’an. Elle a révélé les origines de la pollution atmosphérique record due aux particules fines qu’a connue la Chine à l’hiver 2013. Les chercheurs ont découvert que cette «airpocalypse» était causée en grande partie par la formation in directe de particules fines. Contrairement à la suie, ces particules fines ne se forment qu’une fois dans l’atmosphère à partir de gaz précurseurs, tels que le dioxyde de soufre, les oxydes d’azote et les composés organiques issus de la combustion du bois. «Un postdoctorant chinois qui travaille avec nous au PSI a pris contact avec le groupe de Xi’an», raconte André Prévôt, le chef du groupe «Gasphase and Aerosol Chemistry». C’est ainsi que l’équipe suisse a obtenu des filtres à particules provenant de Chine, qu’elle a pu examiner dans les laboratoires du PSI grâce à un large éventail de techniques de mesure et d’analyse.

Une recherche à résonance mondiale

Les découvertes publiées dans «Nature» ont fait l’objet d’une importante couverture médiatique. La pollution atmosphérique en Chine concerne une population considérable et suscite de ce fait un intérêt mondial, comme l’explique le physicien de l’atmosphère: «Cela constitue pour nous une grande motivation et rend notre travail particulièrement captivant.» Comme la situation en Chine est plus complexe qu’en Suisse, ils ont dû développer une nouvelle méthode d’analyse des particules fines. «Cette méthode peut maintenant être appliquée également chez nous», répond André Prévôt lorsqu’on l’interroge sur les avantages directs qu’en tire la Suisse.

«La collaboration internationale permet d’approcher le travail de manière plus globale, efficace et rapide», explique le professeur Niklaus Zimmermann, membre de la direction du WSL. Ce macroécologiste a co-dirigé un projet européen qui a développé entre autres des scénarios présentant l’impact de l’évolution du climat et de l’utilisation des sols sur la biodiversité. «Les équipes internationales réunissent un haut niveau d’expertise dans différentes spécialités», affirme Nicklaus Zimmermann. «Elles permettent souvent d’explorer de nouvelles voies, de mener des analyses innovantes et d’obtenir des résultats plus visibles.» Il a personnellement profité de la construction d’un réseau européen dans son domaine de spécialisation. «Si l’on a une activité constructive et productive, ce type de réseau continue de fonctionner même sans projet spécifique et peut créer des amitiés durables», explique Niklaus Zimmermann.

En matière de domaines de recherche pertinents sur le plan politique, un coup d’œil de l’autre côté de la frontière s’impose, comme le souligne Adriano Joss, ingénieur des procédés à l’Eawag. Il est co-directeur d’un projet européen pour le traitement biologique des eaux usées. Le but de ce projet de recherche est de mieux comprendre la dégradation microbienne de polluants organiques tels que les antibiotiques, les analgésiques ou les biocides. Dans les années à venir, environ 100 des 700 stations d’épuration de Suisse seront équipées d’un dispositif de purification supplémentaire visant à éliminer les micropolluants. «Cela coûte entre dix et vingt francs par année au contribuable», révèle Adriano Joss, «c’est pourquoi on s’interroge automatiquement sur la situation à l’étranger.» Il ajoute que la Suisse possède d’excellents scientifiques, mais que la recherche sur les eaux usées reste un domaine limité. C’est pourquoi la coopération internationale est importante.

Les usines du futur

L’économie bénéficie également des projets de l’UE. Comme on peut le déduire à partir de différents rapports de l’UE, environ un tiers du financement du septième programme-cadre (FP 7) a été alloué à l’industrie. Le prof. Frank Nüesch dirige le département «Polymères fonctionnels» à l’Empa. Il dirige le projet de recherche européen TREASORES qui réunit au total 19 partenaires (universités, instituts de technologie et entreprises) provenant de Suisse, d’Allemagne, du Royaume-Uni, de Finlande et d’Espagne. «L’objectif est de développer un produit compétitif et de faire ainsi avancer l’industrie en Europe», explique le coordinateur. Son projet se centre sur des cellules solaires organiques et des diodes électroluminescentes qui devraient être vendues à l’avenir à un prix abordable au mètre carré.

Sur ces cellules solaires en plastique, un colorant capte la lumière du soleil. Pour pouvoir la transformer en électricité, il faut plusieurs couches de semi-conducteurs organiques et de matériau d’électrode, ainsi que des barrières qui protègent les cellules de l’eau et de l’oxygène. Si ces couches sont déposées sur un support flexible, il devient alors possible de fabriquer le produit par rouleaux entiers. Les couches actives à base de colorants et de polymères peuvent être imprimées par mètre, puis enroulées une fois qu’el les sont sèches. Frank Nüesch et ses collègues souhaitent développer à l’échelle industrielle ce qui fonctionne déjà en laboratoire dans le cadre du programme européen «Factories of the Future».

Des commandes pour l’industrie suisse

«Pour atteindre cet objectif, nous avons besoin de la coopération européenne», explique le chercheur de l’Empa, qui fait partie des pionniers dans le domaine de l’optoélectronique organique. «Si nous nous limitions à la Suisse uniquement, nous ne trouverions pas de partenaires pour ce projet.» Les cellules solaires à bas prix et les éléments lumineux devraient être produits à Cambridge et à Munich à l’avenir. Les entreprises suisses pourront toutefois bénéficier du projet européen en tant que fournisseuses pour les grandes industries. Une entreprise qui fabrique des tissus pour les procédés de sérigraphie et de filtration à Thal perfectionne son produit avec les chercheurs de l’Empa afin que celui-ci puisse servir de support con ducteur transparent. «Un concept original à faible coût», juge l’expert en montrant différents échantillons testés au laboratoire de Dübendorf.

Une deuxième entreprise suisse participant au projet européen fabrique quant à elle des films plastiques pour l’emballage des aliments, autre support transparent et imperméable potentiel. «Avec le développement du processus de production roll-to-roll, nous sensibilisons également l’industrie suisse des machines à la construction d’installations d’enduction», explique Frank Nüesch. «Il n’y a pas que l’Empa qui ait tout à gagner avec ce projet de l’UE.»

Les experts sont convaincus qu’il est possible de trouver des solutions aux problèmes urgents grâce aux résultats des recherches de l’ensemble du Domaine des EPF. En effet, l’innovation technologique naît de l’excellence en matière de recherche et d’éducation. Cela constituerait une source d’opportunités économiques pour les entreprises suisses et les institutions publiques, assure le vice-président de l’EPFL Philippe Gillet: «La Suisse est l’un des pays les plus innovants qui soient; une telle dynamique profite à l’ensemble de la société et de l’économie.» Cela fera également de nos diplômés les acteurs importants de demain.