Comment innover tout en créant des connaissances fondamentales?

Revenons sur nos travaux, publiés au Journal of Innovation Economics & Management 2024/1 No 43, qui ont mis en évidence l'importance de créer des synergies, de façon intelligente, entre le monde académique de la recherche scientifique, et celui de l'industrie qui a besoin d'innover pour se différentier.

En nous référant à la théorie (économie de la connaissance, études des systèmes d’innovation) et en interrogeant chercheurs (CEA, INSERM, IFPEN, BRGM, CNRS, INRIA...) et industriels (ATOS, TotalEnergie, Google, Thales, Décathlon...), nous avons étudié dans quelles conditions il pouvait y avoir simultanément découvertes scientifiques et innovation.

Les témoignages recueillis (et leur analyse) ont conduit à remettre en question les modèles linéaires traditionnels de l’innovation qui considèrent généralement une progression séquentielle de la recherche fondamentale vers l’application technologique. Au contraire, mener simultanément recherches fondamentale et appliquée crée un effet accélération pour l'une comme pour l'autre.

Dans l'histoire d'ailleurs, grand nombre d'innovations de rupture sont nées de telles synergies. Que l'on pense par exemple aux travaux de Pasteur sur la rage qui poursuivaient en même temps deux objectifs: comprendre les mécanismes biologiques des maladies infectieuses et développer un vaccin qu'il a pu tester avec succès en 1885 pour soigner un jeune garçon mordu par un chien enragé.

Plus tard, dans les années 1970, les biologistes Stanley Cohen et Herbert Boyer découvrent les mécanismes de manipulation de l’ADN grâce aux enzymes de restriction. Ils développent au même moment une technique permettant de recombiner artificiellement l’ADN de différents organismes, ce qui a donné naissance à l’industrie de la biotechnologie moderne (ex. Genentech).

Pour conduire notre recherche financée par le CEA et menée en collaboration avec l'École des Mines/PSL (voir référence Presse des Mines), nous avons réalisé des interviews auprès de chercheurs issus de laboratoires publics (CEA, CNRS, INSERM, INRIA, etc.), d’industriels (Atos, TotalEnergies, Décathlon, Microsoft) et d'organismes intermédiaires. Nous leur avons demandé de décrire des projets marquants où la collaboration entre chercheurs académiques et industriels avait conduit à une avancée scientifique et/ou technologique significative.

Voici les principaux cas concrets relevés.

1. Découverte de la magnétorésistance géante (GMR)

Cette avancée est issue de la rencontre du Prix Nobel Albert Fert (que nous avons interrogé) et d'Alain Friederich (Thomson-CSF/Thales)

La fusion d’une avancée en physique fondamentale avec une technologie industrielle (épitaxie par jets moléculaires) a conduit à la spintronique et à la miniaturisation radicale des disques durs.

👉 Exemple parfait de simultanéité découverte /invention.

2. Instrumentation scientifique au CEA (physique nucléaire, astronomie, médecine)

En exprimant leurs besoins, les scientifiques transmettent leurs connaissances à l'industrie qui innove pour y répondre.

👉 La co-conception d'instruments devient une source d’innovation technologique.

🌍 3. Exploration géologique avec TotalEnergie et le BRGM (Big data appliqué à la géologie)

L'industrie fournit des données que la recherche publique utilise pour faire avancer la connaissance (ex. sédimentation).

👉 Création de savoirs scientifiques via une interaction "terrain-science".

💉 4. Recherche médicale à l’INSERM (Ebola, Covid-19)

Grâce à l'implication des patients dans les protocoles de traitement, de nouvelles questions de recherche sont posées. Les découvertes médicales sont stimulées par des cas d'usages réels.

👉 Approche de créativité distribuée, intégrant sciences sociales et biologiques.

⚡ 5. Énergie et environnement – IFPEN & TotalEnergies (projets conjoints sur stockage de CO₂, la biomasse, etc.)

Le partenariat entre IFPEN et TotalEnergies a reposé sur une structuration de la recherche autour de "verrous scientifiques", c’est-à-dire des problèmes complexes identifiés en amont. Cela a permis aux chercheurs publics et industriels de collaborer efficacement sur des défis liés à l’énergie, comme le stockage du CO₂, la valorisation de la biomasse ou la mobilité durable.

👉 Co-construction de connaissances et émergence d’innovations technologiques, notamment via des thèses CIFRE financées conjointement.

💻 6. Calcul intensif – CEA & ATOS

Le co-développement de codes scientifiques et d’architectures de supercalculateurs a permis des avancées technologiques valorisées par ATOS.

👉 Innovation de rupture dans le calcul haute performance.

⚛ 7. ATOS et la simulation quantique : le projet "Quantum" d’ATOS

Ce projet s’est inscrit dans une logique de collaboration étroite entre industrie et recherche fondamentale. Entouré de scientifiques de renom comme Serge Haroche (prix Nobel) et Cédric Villani (médaille Fields), les équipes d'ATOS ont développé un simulateur quantique: un produit intermédiaire innovant, plus réaliste à court terme que l’ordinateur quantique complet.

👉 Le simulateur répond à des besoins concrets, notamment dans la santé ou la finance, tout en préparant les usages futurs du quantique.

🤖 8. Laboratoire commun INRIA–Microsoft sur l’IA (apprentissage automatique appliqué à la santé, l’archéologie)

Le laboratoire commun INRIA–Microsoft fondé en 2007 a permis d’explorer des technologies avancées en intelligence artificielle et en apprentissage automatique, avec des applications concrètes comme l’oncologie ou la conservation du patrimoine.

👉 Le croisement de disciplines y a élargi les questions de recherche et favorisé l’innovation à double impact (scientifique et technologique).

📌 En résumé, on retient que la simultanéité entre recherche fondamentale et développement technologique peut catalyser des innovations, parfois notables.

Les politiques d’innovation devraient encourager de telles interactions. Les systèmes d’innovation devraient être conçus pour favoriser les mécanismes de coordination entre chercheurs publics et privés tout en soutenant les collaborations interdisciplinaires ainsi que les plateformes d’innovation ouvertes.

Références

Héraud J-A., Popiolek, N. (2023). "A Model of Breakthrough Innovation: Simultaneity of Discovery and Invention", Journal of Innovation Economics & Management

Histoires de sciences & entreprises – volume 4 Séminaire "Favoriser l’impact de la recherche" par Valérie Archambault et Nathalie Popiolek aux Presses des Mines.

Jean-Alain Héraud, Nathalie Popiolek (2021), L’organisation et la valorisation de la recherche, Problématique européenne et étude comparée de la France et de l’Allemagne, Bruxelles, Peter Lang, 2021, 303 p.