Aperçu du numéro 2015-3 de la REE (juillet 2015) by Jean-Pierre Hauet

2015 3 Numéro

EDITORIAL Les 40 ans de la FIEEC Gilles Schnepp

ÉNERGIE

TELECOMMUNICATIONS

LIVRE

SIGNAL

COMPOSANTS

AUTOMATIQUE

INFORMATIQUE

Cet aperçu gratuit permet aux lecteurs ou aux futurs lecteurs de la REE de découvrir le sommaire et les principaux articles du numéro 2015-3 de la revue, publié en juillet 2015. Pour acheter le numéro ou s'abonner, se rendre à la BLANC dernière page.

DOSSIER

ISSN 1265-6534

L'ARTICLE INVITÉ

La matière noire Par André Deschamps www.see.asso.fr

EDITORIAL

GILLES SCHNEPP

Les 40 ans de la FIEEC

l y a deux façons de lire l’histoire, notre histoire. Celle consistant à retracer les grandes étapes de notre vie syndicale et à prendre la mesure des réalisations passées, de la richesse de l’héritage ainsi légué et de marquer le temps pour laisser un témoignage authentique à nos successeurs. Mais il y a aussi celle visant à analyser et projeter cette histoire dans notre avenir collectif, à bien la comprendre afin de capitaliser sur le passé pour bâtir une aventure sans cesse renouvelée, être forts et visionnaires dans un monde dont le mouvement s’accélère. Et si ces deux voies se complètent utilement, c’est bien la seconde qui guide notre réflexion sur les électro-technologies, tant le rôle des industries électriques, électroniques et de communication est central dans nos sociétés modernes. Cette réflexion commence par un anniversaire : le 1er juillet 1975, les organisations professionnelles représentant les industries électriques et électroniques décident de fusionner pour renforcer leurs actions au service des entreprises de la profession. L’industrie électrique, d’un côté, est déjà centenaire et auréolée des progrès considérables que son essor avait produits sur la civilisation tout au long du XXe siècle.

L’industrie électronique, de l’autre, est un peu plus jeune, mais également en plein essor et déjà fière de grandes réalisations économiques et sociétales. Cette alliance inédite des courants forts et des courants faibles vient dès lors sanctuariser la naissance d’un secteur industriel de premier plan pour notre pays. Elle marque le début d’une aventure professionnelle dont les organisations attendent de fortes synergies et retombées bénéfiques en termes de fonctionnement et d’efficacité dans l’action collective. 40 ans plus tard, ce qui frappe d’emblée l’observateur, c’est l’incroyable modernité de ce mouvement et son caractère visionnaire. A l’heure où de nouvelles technologies disruptives bouleversent les paradigmes de notre société, les enseignements de ce passé d’innovation et de complémentarité technologique apparaissent particulièrement éclairants. Cette démarche est exemplaire à plus d’un titre. Elle renforce tout d’abord une conviction forte : celle de l’utilité et de la force de l’action collective pour exploiter au mieux les synergies entre des secteurs industriels très complémentaires. L’organisation professionnelle devient le vecteur de cette synergie, son berceau et son ferment naturel. Celle-ci permet à l’ensemble d’une profession de parler d’une voix unifiée, de mieux anticiper les évolutions majeures de la société pour apporter des réponses

La FIEEC est une Fédération de l’industrie qui rassemble 24 syndicats professionnels dans les secteurs de l’électricité, de l’électronique et du numérique (biens de consommation, biens intermédiaires et biens d’équipement). Les secteurs qu’elle représente regroupent près de 3 000 entreprises (dont 87 % de PME et d’ETI), emploient 420 000 salariés et réalisent plus de 98 milliards d’euros de chiffre d’affaires sur le territoire national dont 40 % à l’export. La FIEEC est membre de l’ORGALIME, du GFI, du MEDEF, de la CGPME et de l’UIMM. Les industriels des électro-technologies, réunis au sein de la FIEEC (Fédération des industries électriques, électroniques et de communication) ont mené une réflexion d’envergure en travaillant pendant près d’une année avec de nombreux experts issus notamment des syndicats et entreprises du secteur. Cette démarche prospective a permis à la profession de dégager une vision commune basée sur la complémentarité des technologies électriques, électroniques et numériques. Cette complémentarité accompagne les évolutions constatées dans la plupart des secteurs économiques (smart grids, smart cities, smart buildings, smart home, smart life…). Cette réflexion a donné lieu à la publication d’un document stratégique intitulé « Les industries électro-technologiques au service de la société » qui a été présenté aux Assises de la FIEEC du 25 novembre à l’Assemblée nationale et se poursuit désormais à travers une mise en perspective de l’histoire de la profession dans le document intitulé « FIEEC, une histoire d’avenir » qui a été rendu public à l’occasion de la célébration des 40 ans de la FIEEC, le 1er juillet 2015.

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pertinentes aux entreprises, aux pouvoirs publics et plus généralement à nos concitoyens. Elle vient, ce faisant, mettre en lumière la prise de conscience de l’interpénétration profonde entre nos industries et la société dans son ensemble. Depuis plus d’un siècle en effet, les électro-technologies riment avec le progrès civilisationnel. Tous les besoins fondamentaux de notre société ont bénéficié des avancées permises par l’électrification ou, plus récemment, par le déploiement des infrastructures numériques pour notre pays. Ces effets positifs en termes de santé, de sécurité, d’amélioration de la qualité de vie sous tous ses aspects ou de création de richesses et de bien-être, sont aujourd’hui possibles grâce à l’intégration massive des technologies de l’électronique, de l’électricité et du numérique : l’industrie du futur, le développement des objets connectés, les nouvelles formes de mobilité ou l’intégration des technologies dans le bâtiment, sont autant d’exemples qui révèlent que notre profession est non seulement au cœur mais aussi à la source de l’évolution technologique.

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Cette position centrale nous confère un rôle sociétal majeur et une responsabilité de poids qui nous incline à poursuivre plus fortement nos actions, innover sans cesse pour demeurer un moteur de progrès pour l’ensemble de la société. Notre profession, guidée par cette conscience des enjeux, est fière de son histoire et résolument ancrée dans l’avenir. Au nom de tous les acteurs de nos industries, saluons les réalisations passées et projetons-nous ensemble dans ce futur enthousiasmant et plein de promesses. Les entreprises, les syndicats professionnels et la Fédération entendent donc bien amplifier cette force de proposition qui caractérise notre profession pour relever ensemble les nombreux défis du 21e siècle qui nous font face.

Gilles Schnepp Président de la FIEEC Fédération des industries électriques, électroniques et de communication

sommaire Numéro 3

EDITORIAL Les 40 ans de la FIEEC Par Gilles Schnepp

SOMMAIRE

FLASH INFOS

7 8 9 11

Des progrès sur les batteries aluminium-ion Obtenir l’image d’un objet avec une lumière qui ne l’a pas éclairé Un ruban souple de diodes éclairantes de 2 mm d’épaisseur Des LED à température de couleur variable avec l’intensité Le champ d’éoliennes East Anglia One est en route

14 A RETENIR Congrès et manifestations p. 1

p. 19

16 VIENT DE PARAÎTRE La REE vous recommande

19 ARTICLE INVITÉ La matière noire Par André Deschamps

29 LIVRE BLANC

p. 29

34 40 44 46 60 61 62

La cybersécurité des réseaux électriques intelligents Résumé Introduction Menaces, vulnérabilités et risques De la cybersécurité des installations industrielles à celle des REI Les mesures de protection Les démonstrateurs Conclusions et recommandations Annexes

75 GRAND DOSSIER Nouvelles contributions des TIC à la médecine et à la chirurgie Introduction Par Robert Picard, Bernard Ayrault

La robotique d’assistance à la chirurgie – L’avènement de la co-manipulation Par Clément Vidal

p. 75 Photo de couverture : © James Steidl - Fotolia.com

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Sécurisation des images médicales externalisées : tatouage et cryptographie Par Gouenou Coatrieux, Dalel Bouslimi, Michel Cozic

Optimisation et coopération : la plate-forme européenne de télémédecine HIPERMED et le Living Lab PROMETEE Par Jean-Marie Moureaux

Un exemple d’écosystème d'innovation en technologies de la santé - Le laboratoire de recherche en imagerie et orthopédie de Montréal Par Robert Picard, Jacques A. de Guise

107 Quelques pistes d’innovation dans la recherche technologique en santé : Par Bernard Ayrault

107

109 111

112

Lecteur optique à hautes performances pour les laboratoires sur puce Par Yanek Gottesman Progrès dans l’imagerie polarimétrique Par Jihad Zallat Airways - Diagnostic et suivi des pathologies respiratoires par l’image Par Catalin Fetita, Christophe Lefevre Modélisation de connaissances anatomiques pour l’analyse des images médicales Par Isabelle Bloch

114 GROS PLAN SUR… Modélisation de l’aléa éolien - Application aux réseaux électriques Par Miranda Marchand, Grégoire Paul, Aude Wolny

GSI 2015 2nd Conference on Geometric Science of Information

28-30 October 2015

École Polytechnique Paris/Saclay Campus

126 ENSEIGNEMENT & RECHERCHE Quelques convictions pour l’évolution de l’enseignement supérieur… Par Christian Lerminiaux

130 Echos de l’enseignement supérieur Par Bernard Ayrault

132 CHRONIQUE Des nouveaux héros de romans ! Par Bernard Ayrault

133 LIBRES PROPOS Le gaz naturel, acteur incontournable de la transition énergétique Par Jacques Deyirmendjian

138 SEE EN DIRECT La vie de l'association

Organized by:

https://www.gsi2015.org

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FLASHINFOS

Des progrès sur les batteries aluminium-ion La découverte de couples électrochimiques toujours plus performants reste l’objectif de nombreuses équipes de recherche dans le monde, avec diverses finalités selon les applications visées : capacité massique, tension nominale, coût, durée de vie, vitesse de décharge et de recharge… Sur ce dernier point, une équipe de chercheurs de l’université de Stanford, coordonnée par Hongjie Dai1, a annoncé le 14 avril 2015 avoir mis au point une batterie aluminium-ion rechargeable, offrant une vitesse de décharge aussi bien que de recharge extrêmement rapide (typiquement une minute) et pouvant supporter un nombre de cycles supérieur à 7 500. Ces propriétés, alliées à un prix de revient prévisionnel très attractif, pourraient lui permettre de remplacer un jour les batteries alcalines jetables (AA et AAA), considérées comme peu

Figure 1 : Schéma de principe de la batterie aluminium-ion. Source : Lin & Al (2015).

respectueuses de l’environnement, et les batteries Li-ion d’un prix assez élevé, présentant des risques d’ignition et offrant une durée de vie de l’ordre de 1 000 cycles. Les travaux sur les batteries à l’aluminium ne sont pas nouveaux mais jusqu’à présent, il n’avait pas été possible d’en obtenir une tension suffisante et les durées de vie n’excédaient pas une centaine de cycles. La batterie aluminium-ion testée à Stanford, est constituée d’une anode en aluminium et d’une cathode en mousse de graphite formant un réseau tridimensionnel. C’est la structure de ce graphite qui permet d’obtenir des vitesses de charge et décharge très élevées. Les électrodes sont immergées dans un électrolyte liquide à la

Figure 2 : Batterie aluminium-ion testée à l’université de Standford. Source : Lin & Al (2015).

température ordinaire – du 1-ethyl-3-methylimidazolium

raient être rechargés en moins d’une minute. Mais

chlorure et du chlorure d’aluminium anhydre – l’ensemble

l’équipe de Stanford réfléchit également à des applica-

étant immergé à l’intérieur d’une poche recouverte de

tions au stockage de l’électricité d’origine renouvelable,

polymère. Les échanges électriques se font par l’intermé-

dans le secteur résidentiel et tertiaire.

diaire d’ions tetrachloroaluminates AlCl4 (figure 1). -

Tout n’est cependant pas rose pour cette batterie : la

Outre sa capacité de recharge ultra-rapide, un autre

tension aux bornes est 2 à 2,5 V alors que le lithium-ion

avantage de cette batterie réside dans sa flexibilité qui

offre 3,5 à 4 V. L’Al-ion permet de stocker environ de

permet de l’incurver voire de la plier (figure 2), ce qui lui

40 Wh/kg alors que Li-ion permet actuellement d’at-

donne des facultés d’adaptation intéressantes. Enfin l’alu-

teindre 160 Wh/kg avec des progrès prévisibles dans les

minium est un composant moins onéreux que le lithium.

prochaines années. La batterie Al-ion serait donc désa-

Les applications visées sont celles de l’électronique

vantagée dans toutes les applications pour lesquelles la

grand public, des smart phones notamment, qui pour-

masse est un élément critique (électronique et outillage portable, véhicule électrique) et la référence faite par

An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery – Meng-Chang Lin, Ming Gong, Bingan Lu, Yingpeng Wu, Di-Yan Wang, Mingyun Guan, Michael Angell, Changxin Chen, Jiang Yang, Bing-Joe Hwang & Hongjie Dai – Nature 520, 324-328 (16 April 2015) doi:10.1038/ nature14340.

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l’équipe aux smart phones nous semble un peu rapide. Par contre dans les applications où la masse n’est pas critique, l’horizon semble plus prometteur. On pense immédiatement aux applications smart grids, en résidentiel

FLASHINFOS

ou sur le réseau. L’aptitude à se décharger très rapidement permettrait d’offrir une puissance de 3 kW par kilo de batterie pendant une minute environ. Le nombre de cycles démontré en laboratoires (7 500) et le coût prévisionnel peu élevé seraient autant d’atouts appréciables. Il resterait cependant à démontrer la stabilité de la batterie dans le temps. Il ne suffit pas de réaliser 7 500 cycles en quelques semaines, il faut voir comment la batterie et ses différents composants résistent au temps, avant de pouvoir parler d’applications sur les réseaux. ■

JPH

Obtenir l’image d’un objet avec une lumière qui ne l’a pas éclairé Une équipe de chercheurs de Vienne (Autriche), appartenant à l’Institut d’optique et d’information quantiques (IQOQI), au Centre de sciences et de technologies quantiques et à l’université de Vienne, ont développé une technologie d’imagerie totalement nouvelle qui permet d’obtenir l’image d’un objet à partir d’un faisceau totalement distinct de celui ayant servi à l’illuminer. En général, pour obtenir l’image d’un objet, on l’illumine par un faisceau lumineux et on utilise une caméra qui capture et mesure la lumière qui est soit diffusée, soit transmise par l’objet. Cependant, dans de nombreux cas pratiques, la longueur d’onde idéale pour illuminer l’objet ne correspond pas à une longueur d’onde pour laquelle existent des caméras. L’expérience publiée dans Nature contourne cet obstacle en utilisant des photons intriqués créés lorsqu’un faisceau laser (dans le vert) interagit avec un cristal non linéaire. Ces photons, dont les plus énergétiques (dans le rouge) sont désignés par « signal » et les moins énergétiques (dans l’infra-

Figure 1 : Schématique de l’expérience. Cette figure montre les chemins suivis par les photons issus d’une source laser émettant à 532 nm dans le vert (en vert). Le faisceau laser est divisé en deux par le séparateur BS1. Les phtons (a) et (b) sont envoyés : s D UNE PART VERS LE CRISTAL NON LINÏAIRE ., Oá ILS PRODUISENT UNE PAIRE de photons à différentes longueurs d’onde appelés respectivement « signal » à 810 nm (en jaune) et « idler » à 1 550 nm (en rouge). Ces deux photons sont séparés par la lame dichroïque D1. Les photons « idler » (d) sont envoyés sur l’objet O qui en modifie les caractéristiques ; s D AUTRE PART VERS LA LAME $ Oá ILS REJOIGNENT LES PHOTONS i IDLER w DU premier trajet avant d’aller exciter le second cristal NL2 et génèrent les flux de photons (e) et (f). A la sortie, le miroir dichroïque D3 extrait les photons « idler » (f) qui sont écartés. Les deux chemins de photons « signal » (c) et (e) se recombinent en sortie de dispositif au niveau du séparateur BS2 et entrent dans le système de détection. Aucun photon « signal » n’a emprunté le trajet (d) (celui de l’objet O) mais les photons (e) possèdent l’information de l’objet du fait de la recombinaison intervenue dans BS2. Le détecteur de sortie permet d’obtenir une image inverse interférentielle de l’objet. Si l’objet est totalement transparent, IL EST IMPOSSIBLE AU NIVEAU DU DÏTECTEUR DE SAVOIR D Oá VIENNENT les photons et des interférences se forment. A l’inverse si l’objet est complètement opaque, il est possible au niveau du détecteur de savoir que les photons viennent de NL1 ce qui détruit les interférences. On peut donc obtenir une information sur l’objet (transparent ou pas) sans aucune interaction avec les photons qui ont interagi avec lui.

rouge) par “idler“ (oisifs), sont en fait successivement générés dans deux cristaux non linéaires identiques mais distincts, l’objet à examiner étant situé entre les deux (figure 1).

Le dispositif effectivement utilisé à Vienne utilise des cristaux dits “periodically poled potassium titanyl phos-

Le montage est conçu de façon que lorsqu’une une

phate (ppKTP)” qui permettent de réaliser la conversion

paire de photons est créée dans le premier cristal, seul

spontanée de la source laser saphir à 532 nm vers des

le photon infrarouge vient interagir avec l’objet. Ce pho-

longueurs d’onde à 810 nm et 1 550 nm (en respectant

ton, après avoir été combiné avec la seconde partie du

la conservation de l’énergie). Le dispositif de détection

faisceau laser initial, passe ensuite au travers du second

à la sortie est une caméra EMCCD (Electron Multiplying

cristal et crée une nouvelle paire de photons rouge et

Charge Coupled Device).

infrarouge. L’information a été transférée dans l’opération

Le dispositif est conçu pour que l’objet soit éclairé par

depuis le photon infrarouge, qui est finalement écarté,

des photons à 1 550 nm mais c’est le faisceau à 810 nm

vers le photon rouge qui porte alors l’information. En

qui est envoyé à la caméra EMCCD comme dans le mon-

combinant les deux chemins de photons rouges, on peut

tage décrit plus haut. L’intérêt de cette expérimentation est

construire à la sortie du dispositif des images d’interfé-

d’utiliser, pour éclairer l’objet, une bande infrarouge qui est

rence représentant l’objet analysé.

difficilement mesurable par un dispositif de prise d’image.

REE N°3/2015 7

FLASHINFOS

facilement ce qu’il serait possible de réaliser les objets les plus divers avec des écrans ou des capteurs souples et flexibles, pouvant être roulés voire même pliés : vêtements ou chaussures intelligentes, batteries flexibles, revêtements photovoltaïques ajustables aux surfaces, équipements médicaux adaptables au corps humain, etc.

Figure 2 : Les images claires et sombres du chat sont celles d’un découpage dans un carton. Elles résultent d’interférences quantiques, destructives ou constructives, de photons qui n’ont jamais interagi avec l’objet. – Source : Gabriela Barreto Lemos & Al.

Figure 1 : Montre molle de Dali. Une première piste a été ouverte par la découverte des

Dans leur publication, les auteurs mentionnent

polymères semi-conducteurs qui a valu à Alan J. Heeger,

les images faites à partir de trois types d’objets : une

Alan G. MacDiarmid et Hideki Shirakawa de recevoir le

découpe en forme de chat (afin d’évoquer le « chat de

prix Nobel de chimie en 2000. L’une des applications les

Schrödinger ») faite dans un carton, deux gravures sur sili-

plus évidentes, rentrée dans la vie de tous les jours, est

cium dont l’une est transparente à 1 550 nm et opaque

celle des téléviseurs utilisant des OLED2 qui permettent

à 810 nm et l’autre opaque à 1 550 nm et transparente

de réaliser de grands écrans incurvés d’une minceur de

à 810 nm.

moins de 5 mm qui est hors de portée des technologies

La figure 2 représente les images obtenues dans la pre-

classiques des LED et des LCD. Mais ces écrans restent

mière expérience, avec des interférences quantiques, des-

rigides et l’utilisation de composants polymères avec des

tructives ou constructives, à la sortie, sans qu’aucun des

substrats flexibles pose problème, notamment en raison

photons utilisés n’aient interagi avec la découpe du chat.

des traitements thermiques nécessaires après la phase

La solution imaginée par les chercheurs de Vienne permet d’éviter l’inconvénient d’une mauvaise définition des

Une autre voie réside dans le placement de com-

objets à certaines longueurs d’onde et d’obtenir une image

posants conventionnels (inorganiques) sur un substrat

à partir de photons qui n’ont pas interagi avec l’objet. Les

flexible. C’est la voie suivie par une équipe de l’université

applications potentielles de ce dispositif sont nombreuses,

du Minnesota à Minneapolis qui a publié en mai 2015

en particulier dans le domaine de la médecine et la bio-

un article sur la réalisation d’un ruban souple de diodes

logie où la longueur utilisée par les appareils de mesure

éclairantes d’une épaisseur millimétrique3.

peut être destructive ou nocive pour les tissus. De tels

Les problèmes sont essentiellement technologiques

dispositifs permettraient de contourner le problème, tout

puisqu’il s’agissait de réaliser des connections flexibles

en gardant les avantages liés à l’utilisation d’une longueur

résistant à l’extension et à la torsion et de mettre au point

d’onde particulière pour la formation de l’image. ■

un procédé susceptible de permettre la fabrication de

Un ruban souple de diodes éclairantes de 2 mm d’épaisseur La possibilité de fabriquer des dispositifs électroniques flexibles est un rêve des temps modernes que Salvador Dali avec sa montre molle avait anticipé. On imagine

d’impression du substrat.

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grandes surfaces. 2 3

OLED: Organic Light Emitting Diode. Millimeter Thin and Rubber-Like Solid-State Lighting Modules Fabricated Using Roll-to-Roll Fluidic Self-Assembly and Lamination – Se-Chul Park, Shantonu Biswas, Jun Fang, Mahsa Mozafari, Thomas Stauden, Heiko O. Jacobs – WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim (mai 2015).

L'ARTICLE INVITĂ&#x2030;

ANDRĂ&#x2030; DESCHAMPS IngĂŠnieur de recherche hors classe honoraire Ă lâ&#x20AC;&#x2122;Observatoire de Paris

La matiĂ¨re noire ABSTRACT Unlike normal matter, dark matter does not interact with the electromagnetic force. This means it does not absorb, reflect or emit light, making it extremely hard to detect. Researchers have been able to infer the existence of dark matter only from the gravitational effect it seems to have on visible matter. Dark matter seems to outweigh visible matter roughly five to one, making up 26.8 % of the universe. The matter we know and that makes up all stars and galaxies only accounts for 4.9 % of the content of the universe. Galaxies in our universe are rotating with such speed that the gravity generated by their observable matter could not possibly hold them together. Scientists think something we have yet to detect directly is giving these galaxies extra mass, generating the extra gravity they need to stay intact. This strange and unknown matter was called "dark matter" since it is not visible. However, at this point, there are still a few dark matter possibilities that are viable. The most common view is that dark matter is not baryonic at all, but that it is made up of other, more exotic particles like WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles).

Introduction n astrophysique, les termes de matiĂ¨re noire

une phase dâ&#x20AC;&#x2122;expansion trĂ¨s violente lui permettant de grossir dâ&#x20AC;&#x2122;un facteur ĂŠnorme ;

ou de matiĂ¨re sombre dĂŠsignent une forme

s ,A MATIĂ&#x2019;RE NOIRE OBJET DU PRĂ?SENT ARTICLE

de matiĂ¨re aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui indĂŠtectable directe-

s , Ă?NERGIE NOIRE OU Ă?NERGIE SOMBRE SUR LAQUELLE ON SAIT EN-

ment mais dont lâ&#x20AC;&#x2122;existence a ĂŠtĂŠ formellement

core moins de choses que sur la matiĂ¨re noire.

dĂŠmontrĂŠe et qui permet de rendre compte dâ&#x20AC;&#x2122;effets obser-

Lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie noire est souvent confondue avec la matiĂ¨re

vĂŠs qui seraient inexplicables en son absence. Lâ&#x20AC;&#x2122;existence

noire. Elle en est pourtant fondamentalement diffĂŠrente : la

dans lâ&#x20AC;&#x2122;Univers dâ&#x20AC;&#x2122;une matiĂ¨re cachĂŠe constitue ĂŠvidemment

matiĂ¨re noire exerce une attraction rĂŠpondant aux lois de la

lâ&#x20AC;&#x2122;une des dĂŠcouvertes les plus fascinantes de ces derniĂ¨res

gravitation universelle ; elle ne remplit lâ&#x20AC;&#x2122;univers que partiel-

dĂŠcennies, dâ&#x20AC;&#x2122;autant plus que lâ&#x20AC;&#x2122;on sait aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui que cette

lement. Lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie noire est au contraire une forme dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie,

matiĂ¨re noire est dans lâ&#x20AC;&#x2122;univers observable cinq fois plus

supposĂŠe remplir uniformĂŠment tout lâ&#x20AC;&#x2122;Univers, dotĂŠe dâ&#x20AC;&#x2122;une

abondante que la matiĂ¨re ordinaire, ou matiĂ¨re baryonique,

pression nĂŠgative qui la fait se comporter comme une force

qui nous est familiĂ¨re. Le cas est dâ&#x20AC;&#x2122;autant plus ĂŠtrange que, si

gravitationnelle rĂŠpulsive. Lâ&#x20AC;&#x2122;existence de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie noire est

lâ&#x20AC;&#x2122;on sait aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui que cette matiĂ¨re noire existe, on ne sait

la seule explication trouvĂŠe Ă ce jour pour justifier le phĂŠno-

pas de quoi elle est faite.

MĂ&#x2019;NE DĂ?MONTRĂ? EN D ACCĂ?LĂ?RATION DE L EXPANSION DE

DiffĂŠrentes hypothĂ¨ses ont ĂŠtĂŠ ĂŠmises sur la nature de

lâ&#x20AC;&#x2122;Univers.

cette matiĂ¨re noire mais sa composition fait toujours lâ&#x20AC;&#x2122;objet

Les observations du tĂŠlescope europĂŠen Planck, com-

de spĂŠculations contradictoires. Comme la matiĂ¨re baryo-

MENCĂ?ES LE MAI ET QUI SE SONT ACHEVĂ?ES LE

nique, la matiĂ¨re noire est soumise aux lois de la gravitation

OCTOBRE ONT APPORTĂ? UN mOT D INFORMATIONS INĂ?-

universelle et câ&#x20AC;&#x2122;est dâ&#x20AC;&#x2122;ailleurs aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui la seule faĂ§on de

galĂŠ jusquâ&#x20AC;&#x2122;Ă prĂŠsent et permis de mieux comprendre les

la dĂŠtecter. Pourrait-elle dĂ¨s lors ĂŞtre constituĂŠe de gigan-

ĂŠtapes de la formation de notre Univers et de prĂŠciser le

tesques nuages de gaz interstellaires, dâ&#x20AC;&#x2122;accumulations de

rĂ´le jouĂŠ par chacun des ingrĂŠdients constitutifs. GrĂ˘ce Ă

naines blanches, de naines brunes ou de trous noirs ? Aucune

Planck et Ă lâ&#x20AC;&#x2122;observation du rayonnement fossile on sait Ă

des hypothĂ¨ses allant dans cette direction nâ&#x20AC;&#x2122;est aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui

prĂŠsent que la matiĂ¨re noire prĂŠsente une abondance envi-

en cohĂŠrence avec les ordres de grandeur qui gouvernent

ron cinq fois plus importante que la matiĂ¨re baryonique et

notre Univers. Lâ&#x20AC;&#x2122;existence de la matiĂ¨re noire est lâ&#x20AC;&#x2122;une des

CONSTITUE DE LA MASSE Ă?NERGIE TOTALE DE L 5NIVERS

trois dĂŠcouvertes fondamentales qui sont venues complĂŠter

OBSERVABLE #EPENDANT L Ă?NERGIE NOIRE PĂ&#x2019;SE POUR ET

le modĂ¨le standard au cours des derniĂ¨res dĂŠcennies :

le ÂŤ rapport Âť entre ĂŠnergie noire et matiĂ¨re noire ĂŠvolue au

s , INmATION COSMIQUE PĂ?RIODE TRĂ&#x2019;S COURTE -23 sec) qui a

cours des ĂŠpoques. Cette ĂŠvolution conditionne ce que lâ&#x20AC;&#x2122;Uni-

suivi le Big Bang et au cours de laquelle lâ&#x20AC;&#x2122;Univers a connu

vers pourra lui-mĂŞme de devenir : expansion Ă tout jamais

REE NÂ°3/2015 19

L'ARTICLE INVITÉ

Figure 1 : Part des différents « ingrédients » dans l’inventaire masse/énergie de l’Univers. Le “Before Planck” se réfère aux observations de la sonde Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) faites entre 2001 et 2010 – Source : ESA.

Figure 2 : Histoire de l’Univers – Source : “History of the Universe crop fr” par National Science Foundation – Wikipédia. AVEC DES LIMITES PERDUES POUR TOUJOURS C EST LE MODÒLE DU

EXTRÐMEMENT RAPIDE APPELÏE i INmATION w PAR LES COSMOLO-

“Big Rip”) ou au contraire effondrement sur lui-même sous

gistes. L’Univers n’a pas été dispersé dans un espace préexis-

L EFFET DES FORCES GRAVITATIONNELLES QUE NOUS CONNAISSONS CE

tant un peu comme une bombe à fragmentation, mais c’est

serait le modèle du “Big Crunch”).

son tissu même qui s’est distendu comme une baudruche

!VEC SES LA MATIÒRE BARYONIQUE PÒSE PEU DANS

en entraînant tout son contenu. Durant cette période très

le destin de l’Univers. Jadis les hommes pensaient que la

COURTE -32 SECONDE L 5NIVERS S EST DILATÏ D UN FACTEUR

Terre était au centre de l’Univers. Aujourd’hui, ils réalisent que

environ pour former une « soupe » extrêmement dense et

l’Univers observable, qu’ils ont mis des siècles à tenter de

chaude de particules élémentaires qui entraient en collision

comprendre, ne représente à nouveau qu’une petite fraction

les unes avec les autres et détruisaient toute forme native de

d’un espace infiniment plus complexe.

matière sous forme atomique. ± L ISSUE DE L INmATION L UNIVERS ÏTAIT ENCORE EXTRÐMEMENT

La saga de l’Univers

dense et chaud. On pense que sa masse volumique devait

Big Bang or not Big Bang : l’inflation cosmique

ÐTRE DE L ORDRE DE VOIRE kilogrammes par m3. Pour-

Il est admis aujourd’hui que l’Univers tel que nous le

tant, c’est au cours de cette période que sont apparues d’in-

connaissons n’a pas commencé par une gigantesque explo-

lMES mUCTUATIONS QUANTIQUES QUE L EXPANSION A AMPLIlÏ ET

sion nommée “Big Bang”, mais par une phase d’expansion

qui sont à la base de la diversité de l’Univers.

REE N°3/2015

RĂŠsumĂŠ

LIVRE BLANC

Livre blanc sur la cybersĂŠcuritĂŠ des rĂŠseaux ĂŠlectriques intelligents Ce Livre blanc est issu des travaux du groupe de travail ÂŤ REI-cyber Âť constituĂŠ au sein du cercle des entreprises de la SEE. juin 2015

Le concept de rĂŠseau ĂŠlectrique intelligent (REI) ou â&#x20AC;&#x153;smart gridâ&#x20AC;?1 est lâ&#x20AC;&#x2122;un des moyens aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui reconnus pour optimiser les performances des rĂŠseaux ĂŠlectriques et amĂŠliorer les services rendus au consommateur tout en le transformant en ÂŤ consomâ&#x20AC;&#x2122;acteur Âť. Les REI permettent de rĂŠpondre Ă des besoins nouveaux tels que lâ&#x20AC;&#x2122;insertion des ĂŠnergies intermittentes et/ou dĂŠcentralisĂŠes dans les systĂ¨mes ĂŠlectriques ou la gestion des parcs de vĂŠhicules ĂŠlectriques. Les REI constituent ĂŠgalement un enjeu industriel important, pris en compte par la ÂŤ Nouvelle France industrielle Âť, qui pourrait reprĂŠsenter dâ&#x20AC;&#x2122;ici 2020 dans notre pays plus de 25 000 emplois directs en France pour un chiffre dâ&#x20AC;&#x2122;affaires dâ&#x20AC;&#x2122;au moins six milliards dâ&#x20AC;&#x2122;euros2. Cependant les REI, comme tous les systĂ¨mes de collecte et de traitement de lâ&#x20AC;&#x2122;information, sont soumis Ă la menace de cyberattaques et aux risques qui en dĂŠcoulent, avec des consĂŠSelon la feuille de route des rĂŠseaux ĂŠlectriques intelligents ĂŠtablie par lâ&#x20AC;&#x2122;initiative gouvernementale de la Nouvelle France industrielle, et prĂŠsentĂŠe au PrĂŠsident de la RĂŠpublique le 7 mai 2014 les rĂŠseaux ĂŠlectriques intelligents (REI) ou â&#x20AC;&#x153;smart gridsâ&#x20AC;?visent Ă intĂŠgrer de maniĂ¨re efficiente les actions de lâ&#x20AC;&#x2122;ensemble des utilisateurs (producteurs et consommateurs) afin de garantir un approvisionnement ĂŠlectrique durable, sĂťr et au moindre coĂťt. Ils font appel Ă des produits et services innovants ainsi quâ&#x20AC;&#x2122;Ă des technologies dâ&#x20AC;&#x2122;observation, de contrĂ´le, de communication afin de : s FACILITER LE RACCORDEMENT ET L EXPLOITATION DE TOUS LES MOYENS de production, en particulier des renouvelables en rĂŠduisant DE FAÂĽON SIGNIlCATIVE L IMPACT ENVIRONNEMENTAL DU SYSTĂ&#x2019;ME ĂŠlectrique complet ; s PERMETTRE AU CONSOMMATEUR DE JOUER UN RĂ&#x2122;LE ACTIF DANS L EXPLOITATION OPTIMISĂ?E DU SYSTĂ&#x2019;ME Ă?LECTRIQUE s OPTIMISER LE NIVEAU DE lABILITĂ? DE SĂ&#x;RETĂ? ET DE QUALITĂ? DE lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠlectricitĂŠ, et amĂŠliorer les services actuels de faĂ§on efficiente ; s ACCOMPAGNER LE DĂ?VELOPPEMENT D UN MARCHĂ? DE L Ă?LECTRICITĂ? europĂŠen intĂŠgrĂŠ ; s AUGMENTER LA RĂ?SILIENCE DU SYSTĂ&#x2019;ME Ă?LECTRIQUE 2 Selon la feuille de route prĂŠcitĂŠe. 1

quences qui peuvent ĂŞtre particuliĂ¨rement dommageables, compte tenu du caractĂ¨re vital des infrastructures ĂŠlectriques. Se protĂŠger contre le risque cybersĂŠcuritaire est donc une nĂŠcessitĂŠ. Mais le problĂ¨me est difficile du fait de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtendue et de la complexitĂŠ des rĂŠseaux ĂŠlectriques, de lâ&#x20AC;&#x2122;exigence de sĂťretĂŠ de fonctionnement, de la nĂŠcessitĂŠ de recourir Ă la tĂŠlĂŠmaintenance pour diverses opĂŠrations, du nombre de parties prenantes et de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠmergence incessante de nouvelles formes dâ&#x20AC;&#x2122;attaques. La SEE, du fait de son positionnement au carrefour entre industries ĂŠlectriques et ĂŠlectroniques et technologies de lâ&#x20AC;&#x2122;information et de la communication, a dĂŠcidĂŠ dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠlaborer, dans le cadre de son Cercle des entreprises, le prĂŠsent Livre blanc. Ce Livre blanc prĂŠsente un caractĂ¨re didactique : il met Ă la disposition des acteurs intĂŠressĂŠs par les REI des ĂŠlĂŠments dâ&#x20AC;&#x2122;information essentiels sur la problĂŠmatique des REI. Il analyse le risque cybersĂŠcuritaire sous diffĂŠrents angles et notamment au regard des risques attachĂŠs aux aspects plus traditionnels de la sĂŠcuritĂŠ, sĂťretĂŠ de fonctionnement en particulier. Il fait le point sur la rĂŠglementation et sur les normes potentiellement applicables aux REI qui, bien quâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtant pour certaines encore en cours de finalisation, permettent Ă la plupart des acteurs de disposer dâ&#x20AC;&#x2122;un rĂŠfĂŠrentiel suffisant pour construire un systĂ¨me de gestion de la cybersĂŠcuritĂŠ adaptĂŠ Ă leurs besoins. Au niveau franĂ§ais, lâ&#x20AC;&#x2122;autoritĂŠ en matiĂ¨re de cybersĂŠcuritĂŠ est lâ&#x20AC;&#x2122;Agence nationale de la sĂŠcuritĂŠ des systĂ¨mes dâ&#x20AC;&#x2122;information (ANSSI), Ă lâ&#x20AC;&#x2122;origine notamment de la parution des dĂŠcrets du 27 mars 2015 relatifs Ă la sĂŠcuritĂŠ des systĂ¨mes dâ&#x20AC;&#x2122;information des opĂŠrateurs dâ&#x20AC;&#x2122;importance vitale (OIV). Au niveau international, le corpus norma-

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tif est aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui essentiellement dĂŠveloppĂŠ par la CEI et lâ&#x20AC;&#x2122;ISO, dans le cadre des normes gĂŠnĂŠrales ISO/CEI 27001 et 27002 et des standards CEI 62443 spĂŠcifiques aux systĂ¨mes dâ&#x20AC;&#x2122;automatismes et de contrĂ´le industriel (IACS) qui, dans leur version finale, intĂ¨greront les exigences des normes ISO/CEI 27001 et 27002. Le â&#x20AC;&#x153;Technical Reportâ&#x20AC;? ISO/CEI TR 27019, guide dâ&#x20AC;&#x2122;application de lâ&#x20AC;&#x2122;ISO/CEI 27002 pour les systĂ¨mes de contrĂ´le des procĂŠdĂŠs spĂŠcifiques Ă lâ&#x20AC;&#x2122;industrie de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie, ainsi que la norme CEI 62351 qui vise Ă sĂŠcuriser les donnĂŠes et les communications dans les systĂ¨mes de puissance, complĂ¨tent ce corpus normatif. Au niveau europĂŠen, des travaux importants ont ĂŠtĂŠ menĂŠs par lâ&#x20AC;&#x2122;ENISA et par un groupe de travail commun aux trois organismes de normalisation CEN, CENELEC et ETSI, dans le cadre du mandat M/490 qui leur a ĂŠtĂŠ dĂŠlivrĂŠ par la Commission europĂŠenne. Ces travaux3 ont conduit Ă la mise au point dâ&#x20AC;&#x2122;un modĂ¨le fonctionnel des REI, le ÂŤ SGAM Âť, et dâ&#x20AC;&#x2122;une mĂŠthodologie dite â&#x20AC;&#x153;framework SGISâ&#x20AC;? permettant dâ&#x20AC;&#x2122;analyser les risques encourus par les systĂ¨mes ou sous-systĂ¨mes et de dĂŠfinir le niveau de sĂŠcuritĂŠ Ă retenir pour leur protection. Dâ&#x20AC;&#x2122;autres rĂŠfĂŠrentiels sont ĂŠgalement Ă prendre en considĂŠration dans certains pays et en particulier aux Etats-Unis oĂš les standards CIP ĂŠlaborĂŠs par le NERC ont ĂŠtĂŠ rendus obligatoires dans les rĂŠseaux de transport dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠlectricitĂŠ. Le cadre rĂŠglementaire et normatif ainsi appelĂŠ, le Livre blanc sâ&#x20AC;&#x2122;attache Ă prĂŠciser la nature des attaques et des risques auxquels les REI sont confrontĂŠs. On retrouve dans le cas des REI les attaques qui peuvent affecter nâ&#x20AC;&#x2122;importe quel systĂ¨me de collecte et de traitement dâ&#x20AC;&#x2122;information. Toutefois les REI prĂŠsentent des vulnĂŠrabilitĂŠs spĂŠcifiques du fait de leur extension gĂŠographique, de leur configuration ĂŠvolutive et de la difficultĂŠ dâ&#x20AC;&#x2122;assurer la protection aux frontiĂ¨res dâ&#x20AC;&#x2122;un ensemble pouvant rassembler, comme en France, des dizaines de millions dâ&#x20AC;&#x2122;abonnĂŠs. Les risques qui en dĂŠcoulent sont de trois natures principales :

Voir :CEN-CENELEC-ETSI â&#x20AC;&#x153;SG-CG/M490/F Overview of SG-CG Methodologiesâ&#x20AC;?, ftp://ftp.cencenelec.eu/EN/EuropeanStandardization/HotToPICS 3MART'RIDS 3'#'?-ETHODOLOGY?/VERVIEW PDF

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s LA MALVEILLANCE VISANT Ă&#x152; PERTURBER L EXPLOITAtion des rĂŠseaux et pouvant aller jusquâ&#x20AC;&#x2122;Ă leur effondrement, liĂŠe Ă des attaques du type homme du milieu, injection de code malveillant, dĂŠni de service, etc. s LA FRAUDE LIĂ?E Ă&#x152; L ALTĂ?RATION DE DONNĂ?ES SERVANT Ă la facturation des fournitures dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠlectricitĂŠ ; s LES ATTEINTES Ă&#x152; LA VIE PRIVĂ?E C EST Ă&#x152; DIRE Ă&#x152; LA ÂŤ privacitĂŠ Âť, du fait de lâ&#x20AC;&#x2122;utilisation abusive de donnĂŠes prĂŠlevĂŠes sur les ĂŠquipements en relation directe avec le mode de vie des personnes (essentiellement aujourd'hui les compteurs communicants et, dans une moindre mesure, les stations de recharge des vĂŠhicules ĂŠlectriques). A lâ&#x20AC;&#x2122;avenir, le raccordement dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠquipements de plus en plus nombreux, en aval des compteurs communicants ou des â&#x20AC;&#x153;boxesâ&#x20AC;? proposĂŠes par les fournisseurs dâ&#x20AC;&#x2122;accĂ¨s Ă Internet ou les agrĂŠgateurs dâ&#x20AC;&#x2122;effacement, ĂŠlargira encore davantage la surface dâ&#x20AC;&#x2122;attaque et fera planer le risque de voir ces ĂŠquipements manipulĂŠs Ă distance et de faĂ§on coordonnĂŠe. Le Livre blanc passe en revue les principales mesures de protection qui peuvent ĂŞtre mobilisĂŠes pour faire face Ă ces menaces. La cybersĂŠcuritĂŠ se construit sur la base de la combinaison de mesures techniques, organisationnelles et humaines. Ces mesures de protection doivent ĂŞtre conĂ§ues et mises en Ĺ&#x201C;uvre dans le cadre dâ&#x20AC;&#x2122;un programme de gestion de la cybersĂŠcuritĂŠ construit de faĂ§on rationnelle en sâ&#x20AC;&#x2122;appuyant sur un rĂŠfĂŠrentiel normatif. Les mesures techniques doivent ĂŞtre conĂ§ues tout dâ&#x20AC;&#x2122;abord au stade de la conception de lâ&#x20AC;&#x2122;architecture ; câ&#x20AC;&#x2122;est la â&#x20AC;&#x153;security by designâ&#x20AC;?. Une analyse menĂŠe selon les principes du SGAM et selon la mĂŠthodologie proposĂŠe par le groupe SGIS du CEN/CENELEC/ETSI permet de hiĂŠrarchiser les niveaux de sĂŠcuritĂŠ Ă retenir pour chaque ĂŠlĂŠment constitutif de lâ&#x20AC;&#x2122;architecture et de jeter les bases dâ&#x20AC;&#x2122;une dĂŠfense en profondeur. Cependant de nouveaux principes apparaissent, soutenus notamment par le Trusted Computing Group4, sâ&#x20AC;&#x2122;insĂŠrant dans une rĂŠflexion plus gĂŠnĂŠ4

Voir notamment : TCG Guidance for securing IoT â&#x20AC;&#x201C; Avril 2015 â&#x20AC;&#x201C; http://www.trustedcomputinggroup.org/files/static_page_files/ D6DED84B-1A4B-B294-D09EE5563BED7F93/TCG_Guidance_ for_Securing_IoT_1_0r14-public-review.pdf

Résumé

rale menée sur l’Internet Industriel des Objets (IIoT). Cette approche vise à transformer le REI en une sorte de réseau social où chaque abonné pourra converser de façon contrôlée avec les autres abonnés en fonction des droits qui lui auront été alloués. La protection des îlots d’automatisme relève pour certains d’entre eux – pour les systèmes de contrôle de postes notamment – des méthodes classiques applicables aux systèmes de contrôle industriel. L’approche par sous-systèmes préconisée par l’ANSSI ou par zones de sécurité telles que définies par la CEI 62443, avec allocation de mesures de sécurité adaptées à chacun de ces sous-systèmes ou zones, est dans ce cas appropriée. Dans d’autres cas, des méthodes plus innovantes ont dû être imaginées, notamment pour le système de comptage Linky pour lequel des dispositions ont été prises au niveau du compteur et au niveau des concentrateurs dotés de modules de sécurité. Ces approches ouvrent la voie au développement de “Trusted Platform Modules”, composants cryptographiques matériels inviolables solidaires des équipements et dans lesquels sont stockés tous les éléments, tels que les clés de chiffrement et d’authentification, relatifs à leur sécurité. La communication entre les ilots est évidemment un point sensible sur lequel se concentrent de nombreuses attaques. Les REI, comme la plupart des systèmes de contrôle industriel, utilise encore, par héritage du passé, des protocoles faibles, souvent des protocoles applicatifs, construits au-dessus de la couche transport du modèle OSI, dont les vulnérabilités sont connues. Ces protocoles peuvent être détournés de leur objectif si l’on utilise certaines instructions pour exécuter des commandes dommageables au réseau ou pour créer des dénis de service. La sécurisation des communications commence par la limitation des échanges à leur strict nécessaire et par l’application d’un principe de « subsidiarité » dans la gestion des informations. Pour les communications considérées comme nécessaires, il y a lieu d’homogénéiser les solutions utilisées, de façon à réduire la surface d’attaque, et de faire appel à des protocoles standardisés et reconnus comme robustes. De tels protocoles, ainsi que la technologie des

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réseaux privés virtuels (VPN), sont bien maîtrisés et doivent être mis en œuvre chaque fois que nécessaire, en veillant cependant à ce que cela ne porte pas atteinte aux performances du système. Les connexions distantes, filaires ou par radiocommunications, ne sont pas à bannir de façon systématique car elles sont porteuses de gains de flexibilité et de productivité. Elles doivent cependant faire l’objet d’une analyse de risques spécifique et être utilisées avec la plus grande circonspection lorsque l’authentification de l’abonné distant ne peut pas être assurée ou lorsqu’elles pointent vers les équipements les plus sensibles des REI. Les technologies de chiffrement et d’authentification jouent un rôle essentiel pour assurer la confidentialité et l’intégrité des données et prévenir des accès non autorisés. Elles participent également de la protection de la vie privée en évitant la divulgation d’information de caractère personnel vers des tiers non autorisés. De nombreux algorithmes, symétriques (AES 128 ou 256) ou asymétriques (RSA, courbes elliptiques), sont aujourd’hui disponibles et semblent suffisamment robustes dans l’état actuel de la puissance des ordinateurs conventionnels, en attendant la mise au point sans doute encore lointaine d’ordinateurs quantiques. Le Livre blanc met cependant l’accent sur l’intérêt de développer les techniques de chiffrement « homomorphes » qui permettent de traiter des données chiffrées sans avoir préalablement à les déchiffrer. De telles techniques seraient particulièrement intéressantes dans le cas de chaines de traitement à plusieurs niveaux telles que celles des REI. Le Livre blanc insiste également sur la qualité des logiciels. Celle-ci est bien évidemment une condition nécessaire à l’obtention d’un niveau de sécurité fonctionnelle suffisant. Mais un logiciel mal conçu ou porteur de défauts est plus vulnérable que d’autres à des attaques cybersécuritaires. Les défauts de sécurité doivent être considérés comme des “bugs” des programmes et des outils d’analyse de code existent aujourd’hui permettant d’établir de façon semiautomatique la conformité des composants logiciels aux exigences dé cybersécurité.

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Résumé

En parallèle aux mesures techniques, les mesures organisationnelles sont primordiales pour construire la cybersécurité. Les exigences en matière d’organisation font l’objet de normes internationales qui sont citées en annexe 1. Elles doivent donner naissance à des procédures appropriées au rôle joué par les intervenants dans la chaine des REI : développeurs et fournisseurs de composants et de systèmes, intégrateurs, opérateurs, sociétés de services. Le Livre blanc identifie plusieurs points-clés auxquels il convient de porter attention dans le cas des REI : filtrage des communications, authentification, droits d’accès et autorisations, traçabilité, supervision et administration du système de gestion de la cybersécurité, traitement des incidents et politique de reprise. Ce dernier point est particulièrement important dans le cas des REI. La sécurité absolue n’existe pas et il faut se résoudre à ce que certains incidents surviennent. Il faut en réduire la fréquence et en limiter les conséquences. Il faut aussi établir des règles de rétablissement du service dans des délais aussi courts que possible, en préservant les données qui permettront une analyse ultérieure de l’origine des défauts. Parmi les mesures organisationnelles, une priorité est également donnée aux actions de formation. La cybersécurité est une « science jeune » et les compétences disponibles sur le marché sont encore rares et que les sociétés de service et de conseil absorbent une part importante du potentiel formé chaque année. La réponse aux besoins des REI pourrait être une combinaison de plusieurs approches : une formation amont combinant une « sensibilisation de masse » d’un grand nombre de personnels avec des formations plus spécifiques, au sein ou en complément de formations existantes, une formation des maitres d’ouvrage et maitres

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d’œuvre, des intervenants professionnels, des opérateurs et des auditeurs. Pour l’avenir, le Livre blanc recommande d’avoir une politique de démonstrateurs REI davantage ciblée sur la cybersécurité, comme l’est le projet5 « Postes électriques intelligents » lancé en 2013 par l’ADEME, RTE, ERDF et plusieurs industriels. Les démonstrateurs REI constituent en effet un axe important du Programme investissements d’avenir (PIA) et la cybersécurité doit y figurer avec l’importance requise. Le Livre blanc préconise de poursuivre les travaux de certification de sécurité des REI, au niveau des principaux composants et soussystèmes, matériels ou logiciels, politique qui constituent un complément indispensable à la politique de normalisation et de qualification des prestataires. Des ébauches de telles politiques existent dans certains pays, pour les compteurs intelligents notamment, mais ces actions sont fragmentées. La politique de certification doit être harmonisée au niveau européen tout en laissant la possibilité aux Etats de développer éventuellement des règles spécifiques correspondant à des cas d’usage particuliers dûment justifiés. Enfin le Livre blanc recommande de poursuivre les travaux de recherche-développement dans des directions ciblées : la sécurisation des systèmes distribués, en liaison avec les travaux sur l’Internet industriel des objets (IIoT), et les méthodes de chiffrement homomorphes. La SEE se propose d’organiser en 2016, en liaison avec la nouvelle association Smart grids France, un forum qui permettra de prendre la mesure des progrès accomplis en matière de cybersécurité et de proposer de nouvelles recommandations sur les orientations à prendre. 5

Voir le dossier de presse à l’adresse http://www.presse.ademe. fr/files/2013_06_04-dossier-presse-postes-intelligents-v1.pdf

Sommaire

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Résumé ........................................................................................................................................ p. 29 1. Introduction ........................................................................................................................... p. 34 1.1. Pourquoi un Livre blanc ? .......................................................................................................... p. 34 1.2. La problématique de la cybersécurité des réseaux électriques .................................. p. 35 1.2.1. Définition de la cybersécurité ........................................................................................... p. 35 1.2.2. Aperçu sur la cybersécurité des réseaux électriques ............................................... p. 35 1.2.3. Cybersécurité et sûreté de fonctionnement ................................................................ p. 36 1.3. La réglementation française des REI .................................................................................... p. 36 1.4. Travaux européens sur la cybersécurité des réseaux électriques intelligents ......... p. 37 1.5. La réglementation aux Etats-Unis .......................................................................................... p. 39 1.6. Certification des réseaux électriques intelligents ........................................................... p. 40 2. Menaces, vulnérabilités et risques .................................................................................. p. 40 2.1. Quelques définitions ................................................................................................................. p. 40 2.2. Les menaces dirigées vers les REI ......................................................................................... p. 41 2.3. Les vulnérabilités propres aux REI ......................................................................................... p. 41 2.4. Les risques encourus par les REI .......................................................................................... p. 42 2.5. Construire la cybersécurité ...................................................................................................... p. 43 3. De la cybersécurité des installations industrielles à celle des REI ........................ p. 44 4. Les mesures de protection ................................................................................................. p. 46 4.1. Aperçu général ............................................................................................................................. p. 46 4.2. La sécurisation des architectures ......................................................................................... p. 46 4.2.1 La “security by design” et la défense en profondeur ............................................... p. 46 4.2.2 Orientations nouvelles ........................................................................................................ p. 48 4.3. La sécurisation des ilots d’automatisme ............................................................................ p. 49 4.3.1 Généralités .............................................................................................................................. p. 49 4.3.2. Le cas des installations terminales ................................................................................ p. 50 4.4. La sécurisation des réseaux de communication ............................................................... p. 51 4.4.1. Aperçu général ........................................................................................................................ p. 51 4.4.2. Techniques de protection des données transmises sur les réseaux .................. p. 52 4.4.3. Quels protocoles ? ................................................................................................................. p. 52 4.4.4. Les connexions distantes ................................................................................................... p. 53 4.5. Quelques technologies-clés .................................................................................................... p. 54 4.5.1. La cryptographie ................................................................................................................... p. 54 4.5.2. Authentification et identification ..................................................................................... p. 55 4.5.3. La qualité des logiciels ....................................................................................................... p. 55 4.6. Les mesures organisationnelles ............................................................................................. p. 56 4.6.1. Généralités .............................................................................................................................. p. 56 4.6.2. Les politiques et les procédures ...................................................................................... p. 57 4.6.3. Le traitement des incidents ............................................................................................... p. 58 4.6.4. La supervision de la cybersécurité ................................................................................. p. 59 4.6.5. La formation : formations existantes et formations nécessaires ......................... p. 59 5. Les démonstrateurs ............................................................................................................. p. 60 6. Conclusions et recommandations .................................................................................... p. 61 Annexes ........................................................................................................................................ p. 62 Annexe 1 : Normes et guides ............................................................................................................ p. 62 Annexe 2 : Certification européenne de la cybersécurité des réseaux intelligents ....... p. 64 Annexe 3 : Les formations en cybersécurité ................................................................................ p. 65 Annexe 4 : Les cryptosystèmes homomorphes .......................................................................... p. 65 Annexe 5 : Principes d’identification et d’authentification ..................................................... p. 67 Annexe 6 : Liste des contributeurs .................................................................................................. p. 68 Annexe 7 : Définitions ......................................................................................................................... p. 69 Annexe 8 : Acronymes utilisés dans le Livre blanc ..................................................................... p. 73

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La cybersécurité des réseaux électriques intelligents 1. Introduction 1.1. Pourquoi un Livre blanc ? Un réseau électrique intelligent (REI en abrégé et « smart grid » en anglais) est un réseau électrique dans lequel un système de collecte et de traitement de l’information vient se superposer au transport et à la distribution de l’électricité afin d’optimiser les performances du réseau et d’améliorer le service rendu au consommateur tout en permettant de répondre à des besoins nouveaux tels que l’insertion des énergies intermittentes et/ou décentralisées dans le système électrique. L’une des manifestations les plus tangibles du développement des REI en France est le déploiement des compteurs communicants et en particulier en France du dispositif Linky promu par ERDF. Mais les ambitions des REI vont bien au-delà et doivent se traduire par une gestion du système électrique optimisée, fiable et sécurisée, répondant aux besoins des parties prenantes qu’ils soient producteurs ou consommateurs. Cependant les REI, comme tous systèmes de traitement de l’information, sont soumis à la menace de cyberattaques et aux risques qui en découlent, avec des conséquences qui peuvent être particulièrement dommageables compte tenu du caractère vital des infrastructures électriques. Se protéger contre le risque cybersécuritaire est donc une nécessité. Mais le problème est difficile du fait de l’étendue et de la complexité des réseaux électriques, de l’exigence de sûreté de fonctionnement, de la nécessité de recourir à la télémaintenance pour diverses opérations, du nombre de parties prenantes et de l’émergence incessante de nouvelles formes d’attaques. Des travaux importants sont en cours sur le sujet, chez les opérateurs, chez certains grands industriels, au niveau national et au niveau international. Cependant, il est apparu qu’il serait utile de donner de la cohérence à ces différentes approches en posant le problème dans sa globalité et en essayant de sérier les réponses qu’il est aujourd’hui possible de lui apporter. Ce faisant, le but n’était pas d’écrire une encyclopédie des REI qui nécessiterait des moyens considérables et entraînerait des délais prohibitifs, avec le risque de voir le

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travail déjà obsolète le jour où il serait achevé. La SEE, au travers de son Cercle des entreprises, a voulu rassembler dans un seul document les informations essentielles permettant aux acteurs concernés par les REI d’user d’un vocabulaire commun et d’acquérir rapidement les données de base nécessaires au développement de leurs activités dans leurs domaines respectifs. Les cibles de ce Livre blanc sont donc : s LES ORGANISMES PUBLICS AYANT Ì CONNAÔTRE DES RÏSEAUX ÏLECtriques intelligents ; c’est-à-dire les parties prenantes telles que l’Administration et les organismes publics concernés : certains ministères, CRE, ANSSI, laboratoires de recherche publics, secteur académique… s LE SECTEUR INDUSTRIEL Y COMPRIS CELUI DES 0-% ET %4) DÏVEloppeurs de nouveaux équipements ou services, installateurs, etc.) ; s ET BIEN ENTENDU LES OPÏRATEURS QUI S ILS POSSÒDENT LES compétences propres requises par la gestion des REI, pourront néanmoins faire de ce Livre blanc un trait d’union avec leurs nombreux interlocuteurs. Ce document doit en effet permettre de développer les messages que les opérateurs et d’autres grands acteurs, publics ou privés, souhaitent promouvoir pour clarifier les enjeux de la cybersécurité des REI et faire comprendre aux parties prenantes les dispositions à prendre. C’est pourquoi le Livre blanc s’attache à : s DONNER UNE VISION PROSPECTIVE DES 2%) C EST Ì DIRE L ÏTAT de l’art des REI et leurs évolutions possibles ; s IDENTIlER LES RISQUES ET LES MENACES AINSI QUE LA FA¥ON DE les gérer ; s PRÏSENTER LES SOLUTIONS DISPONIBLES Ì DIFFÏRENTS NIVEAUX EN distinguant les contre-mesures qui existent de celles qui réclament encore des approfondissements ; s FORMULER DES RECOMMANDATIONS CONCERNANT L ORGANISATION des équipes et leurs formations, les politiques et procédures ainsi que la gestion des infrastructures. 0OUR DES RAISONS BIEN COMPRÏHENSIBLES ON NE TROUVERA pas dans ce Livre blanc une analyse détaillée des menaces pesant sur les REI ainsi que des vulnérabilités qui pourraient être mises à profit par des attaquants éventuels. Les acteurs désireux de se prémunir contre de tels risques devront

La cybersécurité des réseaux électriques intelligents

continuer à se rapprocher des opérateurs, des agences spécialisées et de l’ANSSI1 en particulier, en s’entourant des conseils de spécialistes du domaine.

1.2. La problématique de la cybersécurité des réseaux électriques 1.2.1. Définition de la cybersécurité La cybersécurité peut se définir comme l’état recherché pour un système d’information lui permettant de résister à des événements d’origine malveillante, susceptibles de compromettre la disponibilité, l’intégrité ou la confidentialité des données stockées, traitées ou transmises et d’altérer en conséquence les services rendus par ce système. A cette fin, la cybersécurité met en œuvre des mesures techniques et organisationnelles de protection ainsi que des mesures de détection et de réaction face aux attaques La cybersécurité est partie intégrante d’un concept plus vaste qui est celui de la sécurité. Cependant ce terme est ambigu et correspond, selon les contextes et les interlocuteurs, des choses différentes. Afin de lever toute ambiguïté, nous éviterons dans ce Livre blanc de l’utiliser et le terme « cybersécurité » sera préféré dans la suite du texte.

1.2.2. Aperçu sur la cybersécurité des réseaux électriques Le thème de la cybersécurité, s’il a pris une dimension médiatique très importante ces dernières années, n’est pas pour autant nouveau pour les responsables de la conception et de la gestion des systèmes électriques. En effet, le pilotage du réseau de transport d’électricité implique l’échange de flux d’informations importants entre les centres de production, les centres de contrôle et les postes électriques. Le nombre finalement restreint d’acteurs, tous de culture industrielle, a permis jusqu’à présent de maîtriser le risque cybersécuritaire. En particulier, la mise en œuvre d’un réseau dédié – dont les points de connexion au réseau d’entreprise via des passerelles sont peu nombreux et peuvent être surveillés en continu – conjuguée à la protection physique des sites les plus sensibles, a longtemps constitué une parade suffisamment efficace. Depuis le début des années 2000, le fort développement du contrôle-commande numérique dans les postes électriques a fait apparaître une nouvelle classe de vulnérabilités, 1

ANSSI : Agence nationale de la sécurité des systèmes d’information. L'annexe du guide publié par l'ANSSI, intitulé, « Cybersécurité des systèmes industriels, Méthode de classification et mesures principales » propose des définitions complémentaires auxquelles le lecteur pourra se reporter. Ce document est disponible à l’adresse http://www.ssi.gouv. fr/uploads/IMG/pdf/securite_industrielle_GT_methode_classificationprincipales_mesures.pdf

pas spécifique aux systèmes électriques, mais commune à l’ensemble des systèmes numériques de contrôle industriel qui a été mise en évidence par « l’épisode Stuxnet »2. La possibilité d’accéder au cœur de ces systèmes, facilitée par l’utilisation de systèmes d’exploitation à grande diffusion tels que Windows de Microsoft, a appelé l’attention de nombreux hackers et constitue aujourd’hui un nouveau défi. A cette occasion, une prise de conscience s’est développée quant à la nécessaire maitrise des modes opératoires et sur le fait qu’au-delà des dispositifs de protection physique et technique, la formation des opérateurs était une composante essentielle de la maîtrise de la cybersécurité. Depuis lors, cette préoccupation est intégrée aux différents projets de démonstrateurs de REI. Ainsi en va-t-il DU PROJET i 0OSTES ÏLECTRIQUES INTELLIGENTS w LANCÏ EN JUIN 2013, soutenu par l’ADEME et qui regroupe des opérateurs de réseaux et des industriels3. Ce projet met l’accent sur la cybersécurité et vise à doter les futurs postes intelligents de moyens innovants de sécurisation pour faire face à l’ensemble des risques liés aux nouvelles technologies. Il reste que le déploiement à grande échelle des REI, en raison du nombre très important d’acteurs devant communiquer entre eux, fait apparaître de nouveaux types de risques qui ne pourront être approchés par les méthodes traditionnelles applicables à la protection des systèmes numériques de contrôle industriel. C’est une nouvelle approche de la cybersécurité, adaptée à l’architecture ramifiée et évolutive des REI qu’il faut développer. 0AR AILLEURS SI LA CYBERSÏCURITÏ D UN SYSTÒME ÏLECTRIQUE dépend au premier chef de l’opérateur du réseau, elle dépend aussi d’autres acteurs ayant un rôle important dans l’équilibre offre-demande. C’est aujourd’hui le cas des grands sites de production mais c’est de plus en plus le cas des producteurs décentralisés et des consommateurs qui sont amenés à participer de plus en plus à la vie du réseau pour adapter, en permanence et au moindre coût, l’offre à la demande. C’est donc l’ensemble de l’écosystème du monde électrique qui est concerné. Les REI, dont on attend beaucoup en termes de performances techniques et économiques devront savoir répondre au défi de la cybersécurité. On appelle « épisode Stuxnet » l’attaque mise en évidence à partir de l’été 2010, qui a ciblé les installations iraniennes d’enrichissement de l’uranium et qui s’est traduite par un dérèglement du contrôle des centrifugeuses. L’attaque a été imputée à un logiciel malveillant, dénommé Stuxnet, vraisemblablement injecté initialement dans les systèmes à l’aide de clés USB corrompues. 3 http://www.presse.ademe.fr/files/2013_06_04-dossier-presse-postesintelligents-v1.pdf 2

REE N°3/2015 35

Introduction

LES GRANDS DOSSIERS

Nouvelles contributions des TIC à la médecine et à la chirurgie En médecine, on a souvent été tenté d’opposer l’homme et la technologie, l’industrie et la relation de soin. Il faut reconnaître que l’introduction des technologies de l’information et des communications s’est faite d’abord, comme dans de nombreux secteurs, auRobert Picard tour de préoccupations de Ingénieur général gestion et de maîtrise des des Mines flux financiers. Ces outils ont été souvent perçus par les praticiens comme des contraintes nouvelles, perturbatrices de leur activité et sans apport pour le patient. Lorsque les technologies d’assistance ont commencé à intégrer l’électronique et l’informatique (voir REE 2014-1), le regard des praticiens a changé, mais seule la spécialité de médecine physique et de réadaptation était concernée. Aujourd’hui, ce sont tous les outils d’observation et d’assistance à l’intervention (dispositifs médicaux) qui deviennent communicants et constituent ainsi autant de sources d’information et de connaissances nouvelles, élaborées et restituées aux praticiens, parfois même au cœur de leur intervention. On a pu craindre que ces nouveaux dispositifs technologiques ne viennent se substituer à l’intervention humaine, tant en médecine qu’en chirurgie. Mais les évolutions récentes de la recherche et les projets innovants semblent montrer que l’équilibre entre la décision et l’action humaines et celle des systèmes techniques est généralement fructueux, tant en termes de performances que de maîtrise des risques. Ainsi, l’homme et l’outil technologique sont dans une position d’entraide, la stratégie du premier étant irremplaçable, le second apportant à l’action l’assistance et les bornes qui réduisent les risques d’erreurs et favorisent la diffusion des pratiques maîtrisées. On notera que, dans cette approche, deux types de systèmes technologiques tendent à prendre une importance croissante : s LES SYSTÒMES DESTINÏS Ì ACQUÏRIR ET Ì TRAITER LES INformations et les données d’observation, tout particulièrement les systèmes d’imagerie médicale ; s LES SYSTÒMES D AIDE Ì L INTERVENTION ET Ì LA MANIPUlation, autour des robots chirurgicaux. L’imagerie interventionnelle indique que ces domaines ne sont pas disjoints et que la décision et l’action, fortement imbriquées dans les comportements humains, poussent naturellement à l’inter-

connexion des technologies qui les supportent. Dans ce contexte, la question de la conception de tels dispositifs techniques doit être abordée d’une façon nouvelle : il est en effet nécessaire de s’assurer dès le départ que l’interaction entre les utilisaBernard Ayrault teurs humains, au sein des Directeur honoraire équipes soignantes, avec de Télécom Bretagne et au travers de la solution, sera d’excellente qualité. La conception ouverte, participative, orientée utilisateur, renvoie à l’approche dite “Living Lab” (voir encadré) qui occupe une place croissante dans le domaine de la santé. C’est cette révolution qui a guidé le choix des articles constituant le présent dossier : deux d’entre eux illustrent cette approche “Living Lab”. Les quatre articles qui suivent développent chacun une des facettes de la collaboration de plus en plus étroite entre les professionnels et les systèmes technologiques. Le premier, dont l’auteur est Clément Vidal, président de la société EndoControl, concerne la robotique d’assistance à la chirurgie : les premiers robots chirurgicaux opéraient un clivage entre le chirurgien, appelé à s’éloigner du champ opératoire, et le robot opérateur. Celui-ci était vu comme un substitut de la main et du geste. Ce dont il est question ici, c’est au contraire l’avènement de la co-manipulation, technique dans laquelle l’homme et le robot collaborent efficacement avec la finalité commune d’opérations sûres et les moins invasives possibles. Le deuxième article, proposé par le professeur Gouenou Coatrieux, Dalel Bouslimi et Michel Cozic, chercheurs au SePEMeD, s’intéresse à la sécurisation des images médicales. L’image envahit en effet toutes les spécialités médicales. Elle devient le support privilégié de l’observation et contribue ainsi à la décision sous toutes ses formes : choix des traitements, de l’intervention, jusqu’au guidage fin du geste chirurgical. Il est donc essentiel de s’assurer qu’elle n’a pas été corrompue, par erreur ou par malveillance, ce qui pourrait avoir des conséquences dramatiques. Les techniques de tatouage et de cryptographie, judicieusement conjuguées, permettent d’assurer au décideur humain qu’il prend sa décision à partir d’un support technologique digne de confiance. Le troisième article, dont l’auteur est Jean-Marie Moureaux, professeur à Télécom Nancy et chercheur

REE N°3/2015

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Introduction

autour de problématiques médicales concrètes. Les au Centre de recherche en automatique de Nancy entreprises industrielles et les questions d’indus(CRAN), a trait à la question de l’optimisation des trialisation sont également très présentes. Les avanressources et à la coopération des équipes de soin tages de cette façon de faire sont illustrés au travers au travers de systèmes avancés d’imagerie médid’un système d’imagerie orthopédique, KneeKG, qui cale. Le système technologique est une plate-forme connaît un succès international. européenne de télé-médecine : HIPERMED ; mais le En conclusion, ce dossier travail d’équipe entre chercheurs, présente enfin quelques pistes praticiens, industriels a également Robert Picard est diplômé de d’innovation dans la recherche permis le développement d’un l’Ecole polytechnique et titulaire technologique en santé. Ces pissavoir-faire de co-conception qui d’un PhD en sciences de gestion. tes ont été sélectionnées parmi prend aujourd’hui corps au sein Ingénieur général des Mines, il est une quinzaine, présentées lors d’un Living Lab dénommé PROMEle référent santé au Conseil général d’une journée consacrée à ce TEE, également décrit dans cette de l’économie, au sein du Ministère thème et organisée récemment communication. de l’Economie et des finances. Très par l’Institut Mines Télécom. On Enfin, le quatrième article est engagé dans la dynamique des y découvrira successivement, proposé par Robert Picard, réféLiving Labs, il a créé avec Antoine en partant de dispositifs techrent santé du Conseil général nologiques originaux d’acquiside l’économie, et le professeur Vial, expert en santé publique, le tion de données pour s’approcher Jacques de Guise de l’université forum des Living labs en santé et progressivement de domaines de Montréal. Ils développent une autonomie (LLSA), dont il préside où le traitement de ces données réflexion sur l’évolution de l’innol’association de soutien. devient prépondérant, quatre vation en technologies de la santé Bernard Ayrault est diplômé de projets de recherche prometteurs. et sur la transformation de la vision l’Ecole polytechnique et Docteur ès Ces quatre projets concernant des chercheurs sur la valorisation. sciences. Il est ancien directeur de respectivement un nouveau capLes auteurs s’appuient pour cela Télécom Bretagne (Institut Minesteur biophotonique destiné aux sur les pratiques développées au Telecom), membre émérite de la « laboratoires sur puce » ; les prosein du Laboratoire de recherche SEE, il fait partie, depuis son départ grès réalisés dans l’imagerie poen imagerie et orthopédie de en retraite, du comité de rédaction larimétrique ; le diagnostic et le Montréal. Son fonctionnement se de la REE, dans laquelle il tient avec suivi des pathologies respiratoires réfère en effet à l’approche Living par l’image ; la modélisation des Lab, qui se traduit ici par des relarégularité plusieurs rubriques ou connaissances anatomiques pour tions quotidiennes entre profeschroniques. l’analyse des images médicales. sionnels de santé et technologues LES ARTICLES

La robotique d’assistance à la chirurgie - L'avènement de la co-manipulation Par Clément Vidal ......................................................................................................................................................... p. 78 Sécurisation des images médicales externalisées : tatouage et cryptographie Par Gouenou Coatrieux, Dalel Bouslimi, Michel Cozic .................................................................................. p. 84 Optimisation et coopération : la plate-forme européenne de télémédecine HIPERMED et le Living Lab PROMETEE Par Jean-Marie Moureaux .......................................................................................................................................... p. 92 Un exemple d’écosystème d’innovation en technologies de la santé Le laboratoire de recherche en imagerie et orthopédie de Montréal Par Robert Picard, Jacques A. de Guise ................................................................................................................ p. 99 Quelques pistes d’innovation dans la recherche technologique en santé Par Bernard Ayrault ................................................................................................................................................... p. 107 Lecteur optique à hautes performances pour les laboratoires sur puce Par Yanek Gottesman .................................................................................................................................................................. p. 107 Progrès dans l’imagerie polarimétrique Par Jihad Zallat ............................................................................................................................................................................. p. 109 Airways - Diagnostic et suivi des pathologies respiratoires par l’image Par Catalin Fetita, Christophe Lefevre .................................................................................................................................. p. 111 Modélisation de connaissances anatomiques pour l’analyse des images médicales Par Isabelle Bloch ......................................................................................................................................................................... p. 112

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Introduction

LES GRANDS DOSSIERS

Le Forum des Living Lab en santé & autonomie Caractérisation des LL en santé et autonomie (LL SA) L’approche Living Lab, qui diffuse aujourd’hui dans la santé, en Europe et en France, ouvre des perspectives intéressant à la fois l’innovation et la démocratie sanitaire. Elle est singulière, innovante, adaptée et profitable, tant pour les utilisateurs (patients et professionnels de santé), les offreurs (industriels et société de services), les financeurs (assurances obligatoire et complémentaire), que pour la collectivité (dépenses de santé et emplois). a. singulière parce qu’elle introduit l’utilisateur (patient et/ou professionnel) dans la réalisation d’un produit ou service dès le début de la conception – alors que les produits de santé sont traditionnellement conçus via une coopération entre l’industrie et les seuls praticiens hospitaliers ; b. innovante car susceptible de déboucher sur des produits de santé vraiment nouveaux, dont la valeur est perçue au-delà des établissements de santé et de la Sécurité sociale, par des acteurs économiques susceptibles de payer. Elle est éprouvée, car déjà mise en œuvre dans d’autres secteurs industriels concurrentiels (la téléphonie mobile, par exemple), et permet de gagner en temps et donc en coût de conception et en pénétration du marché ; c. adaptée aux secteurs sanitaire et médico-social car fruit d’un travail collaboratif de trois ans impliquant professionnels de santé et représentants de patients : la mission de 2010 du CGE a conduit au rapport « Pertinence et valeur du concept de « laboratoire vivant » en santé et autonomie » remis en juillet 2011. Sa restitution a vu la demande unanime des participants de poursuivre un partage sur le sujet. Le « Forum LLSA » a pris forme progressivement. Il est vécu par les participants comme un outil de politique publique d’innovation dans la santé ; d. profitable : les LL SA portent une démarche accélérant la diffusion de solutions technologiques réellement utiles et efficientes dans une authentique politique de démocratie sanitaire.

Réalité des LL Santé Autonomie nationaux Les LL SA procèdent de démarches variées, selon l’histoire, la culture du territoire et le profil du porteur, mais ils conjuguent toujours une dimension d’innovation technico-économique et d’innovation dans le champ sanitaire et/ou social, réconciliées au sein du territoire. Il en résulte une ouverture : des espaces de concertation et de participation opérationnelle, lieux de création et d’évaluation de solutions nouvelles, adaptées aux patients et citoyens « acteurs de leur santé » ; du temps gagné pour concevoir produits et services sur des concepts éprouvés, grâce à une évaluation continue des solutions ; des idées de produits et services qui débouchent plus fréquemment sur des solutions viables répondant aux attentes des publics : 50 % des idées explorées ainsi trouvent un marché, contre 20 % selon les approches traditionnelles ; l’obtention de solutions appropriées en accélère la diffusion (quelques mois pour une solution professionnelle au niveau d’une région, au lieu de plusieurs années), d’où des résultats en termes de santé, des retours sur investissement plus rapides et des solutions pérennes.

Favoriser les liens inter-LLSA : la valeur ajoutée du Forum LL SA Rapprocher développement économique, amélioration de la santé des populations et participation de cellesci : cette triple ambition devient réalité dans plusieurs territoires. Mais les initiatives identifiées – qui mobilisent la démarche Living Lab – gagneraient à bénéficier d’un soutien national. En effet, en l’absence d’initiative nationale, ce mouvement risque de conduire à une dispersion de l’effort public, avec des résultats locaux partiels, non reproductibles et dont la pérennité est fragilisée. Inversement, une institutionnalisation classique (labels assortis de dotations budgétaires, par exemple) serait vraisemblablement à la fois coûteuse et stérilisante – car peu compatible avec les dynamiques locales à l’œuvre actuellement. L’existence d’un Forum Living Lab Santé Autonomie, voulue par les porteurs régionaux, constitue une opportunité unique pour une troisième voie, conjuguant initiative locale et intérêt général. Il reste à préciser la place de ce Forum au milieu des autres acteurs publics ou privés, tout en soutenant l’action engagée. Mais parallèlement les liens inter-régionaux et l’interaction permanente des territoires se développent, avec une animation nationale propre à accélérer les partages d’expériences, à développer ensemble les éléments de mesure d’impact tant économiques que médico-sociaux, à valoriser le savoir-faire français au niveau européen et international, à favoriser enfin l’émergence d’une véritable politique d’innovation à la fois économique et sociale.

77 REE N°3/2015 REE N°3/2015 77

DOSSIER

NOUVELLES CONTRIBUTIONS DES TIC À LA MÉDECINE ET À LA CHIRURGIE

La robotique d’assistance à la chirurgie L’avènement de la co-manipulation Par Clément Vidal Société Endocontrol As robots are more and more used in industry and everyday life, surgery presents an intrinsic difficulty: due to a large variety in patients’ anatomy and pathology, it cannot be reduced to perfectly reproducible tasks. This might explain why, while first surgical robots were inspired by their ancestors used in Industry, new approaches are now developed. Telemanipulation has first convinced the surgical community of its clinical interest. Today, a new generation of collaborative robots is emerging in surgery. This paradigm allows simultaneous operation of the surgeon and the robot on the patient, to leverage both robotics precision and human knowledge and adaptability. As such it opens up exciting perspectives both for the industry and for the clinical community.

ABSTRACT

Introduction À l’ère de la robotisation des tâches,

sieurs niveaux de ces différents aspects

thérapeutique tout en limitant les effets

que peut prendre la robotique.

collatéraux.

la médecine présente une singularité :

Un robot ménager est un bloc-moteur

Sur ce dernier point, la discipline s’est

du fait des grandes variations anato-

électrique combinable avec divers acces-

attachée durant les dernières décennies à :

miques et de pathologies entre les

soires permettant d’effectuer plusieurs

s LIMITER L INVASIVITÏ DES GESTES CHIRURGI-

patients, elle ne peut être réduite à des

opérations culinaires. Plus généralement,

caux, notamment en réduisant la taille

gestes parfaitement reproductibles. Les

un robot est un appareil automatique

actes chirurgicaux sont nécessairement

capable de manipuler des objets ou

s FOCALISER LA THÏRAPIE SUR DES CIBLES DE

individualisés et spécifiques à chaque

d’exécuter des opérations selon un pro-

plus en plus petites, avec une préci-

patient ; il est très difficile de les planifier

gramme fixe, modifiable ou adaptable.

sion toujours accrue.

entièrement à l’avance. C’est pourquoi,

Dans les œuvres de science-fiction, c’est

Un premier exemple est la chirurgie

si les premières approches en robo-

une machine à l’aspect humain capable

laparoscopique : en chirurgie abdomi-

tique d’assistance chirurgicale étaient

de se mouvoir, d’exécuter des opérations

nale, les voies d’accès (dites laparosco-

fortement inspirées de la robotique

et de parler (robotique humanoïde).

piques) consistent en la réalisation de

des incisions ;

industrielle, des voies nouvelles sont

De nos jours, les robots sont essen-

plusieurs petites incisions abdominales,

apparues. Après la télémanipulation, qui

tiellement utilisés en routine pour ef-

de 5 à 10 mm, remplaçant la tradition-

a permis à la robotique de convaincre le

fectuer des tâches requérant une très

nelle incision large, dite laparotomie. Les

milieu médical de son intérêt clinique,

grande précision ou pour travailler dans

instruments chirurgicaux sont introduits

nous voyons arriver aujourd’hui l’ère de

un environnement hostile.

dans l’abdomen via ces incisions, ainsi

la co-manipulation, ce nouveau paradigme permettant le travail simultané, autour du patient, des robots et des personnels de soin.

La robotique au service du mini-invasif et de la précision

qu’un endoscope muni d’un système d’éclairage et d’une caméra. Le chirurgien visualise la cavité abdominale par l’intermédiaire d’un écran vidéo situé à

Le terme robot provient du tchèque

La chirurgie est une discipline mé-

côté de la table d’opération, et non plus

robota signifiant travail forcé (« corvée »).

dicale spécialisée dans le traitement

directement à travers l’incision. Cette

Il fut introduit en 1920 par le dramaturge

de maladies et de traumatismes qui

technique chirurgicale a drastiquement

Karel Capek dans sa pièce de science-fic-

consiste à pratiquer manuellement, à

réduit l’invasivité du geste et donc la

tion intitulée R.U.R (Rossum’s Universal

l’aide d’instruments, des actes opé-

douleur associée, les cicatrices, la durée

Robots). La signification de ce terme a

ratoires sur un corps vivant. Le succès

d’hospitalisation, le temps de repos né-

évolué au cours du temps, mais il conti-

d’une chirurgie demande avant tout non

cessaire avant une reprise du travail…

nue à se caractériser par une importante

seulement de poser la bonne indica-

si bien qu’elle a largement remplacé la

polysémie. Il est intéressant de le souli-

tion opératoire, mais aussi de réaliser

laparotomie pour de nombreuses indi-

gner puisque la chirurgie bénéficie à plu-

le geste juste afin d’assurer l’efficacité

cations. Néanmoins, ces voies d'accès

REE N°3/2015

La robotique d’assistance à la chirurgie

laparoscopiques posent des problèmes inédits aux chirurgiens en limitant l’accès tant visuel que tactile aux organes à traiter. Dans d’autres domaines, on cherche à limiter encore plus la taille des incisions en utilisant des aiguilles, qu’il faut positionner avec précision pour prélever des tissus (biopsies) ou appliquer un traitement local (thérapie percutanée). L’évolution de ces techniques minimalement invasives vers des indications de plus en plus complexes et demandant une précision toujours plus grande, nécessite une adaptation de l’instrumentation. C’est dans ce contexte que la robotique a fait son entrée dans les blocs opératoires pour apporter la précision et la capacité de réaliser des gestes complexes dans un environnement contraint.

L’évolution de la robotique vers une co-manipulation dite « intelligente » Les pionniers : des robots issus du monde industriel Les robots chirurgicaux partagent les mêmes objectifs de précision : aider le chirurgien à réaliser des tâches précises selon un planning opératoire prédéfini. L’histoire de la robotique chirurgicale a commencé dès 1985 avec l’utilisation du robot PUMA 560 (un système de manipulation initialement destiné à

Figure 1 : Les robots de télémanipulation sont de plus en plus présents dans les blocs opératoires. Ici, le système Da Vinci (Intuitive Surgical Inc.) et VIKY UP (ENDOCONTROL SAS). Ces systèmes permettent d’améliorer la stabilité, la dextérité, la force et la précision du geste opératoire - Source : ENDOCONTROL.

l’industrie), pour réaliser des biopsies requérant une grande précision, notam-

le robot (un robot fabriqué à l’époque

sons de cet échec est sans doute un

ment en neurochirurgie.

par IBM pour la fabrication de cartes

mode de fonctionnement inadapté au

Le principe était de procéder à un

électroniques), réalise une opération

contexte de la chirurgie : le robot inter-

recalage peropératoire, c’est-à-dire à

de fraisage de l’os afin de creuser le

venait ici à la place du chirurgien, lequel,

une mise en correspondance entre le

logement d’une prothèse de genou.

relégué au rôle de simple observateur

repère du robot (celui dans lequel il sait

Là encore, c’est la précision du suivi

était cantonné à l’actionnement d’un

évoluer) et un repère lié au patient. Une

de trajectoire, bien meilleure que celle

bouton d’arrêt d’urgence pendant la réa-

fois ce recalage effectué, le robot était

obtenue à la main – fût-elle celle d’un

lisation du geste.

capable d’exécuter une trajectoire pré-

chirurgien – qui justifie l’usage du robot.

Le mode « recalage + exécution d’un

programmée avec une grande précision.

Mais force est de constater que ces

geste automatique » avait vécu. Il fallait

Ce principe a ensuite été repris pour

robots, s’ils affichaient les performances

trouver un moyen d’apporter sûreté,

l’orthopédie, par exemple avec le sys-

attendues, n’ont pas pénétré le mar-

précision et mini-invasivité en conser-

tème Robodoc. Dans cette application,

ché de façon significative. Une des rai-

vant le chirurgien dans la boucle.

REE N°3/2015 79

NOUVELLES CONTRIBUTIONS DES TIC À LA MÉDECINE ET À LA CHIRURGIE

DOSSIER

Quelques pistes d’innovation dans la recherche technologique en santé Les recherches scientifiques et technologiques relatives au domaine de la santé ont pris beaucoup d’ampleur depuis une dizaine d’années ; en particulier les écoles d’ingénieurs dédiées aux technologies de l’information et de la communication (TIC) sont particulièrement actives et l’Institut Mines-Télécom a explicitement inscrit le secteur « TIC & santé » parmi ses axes stratégiques. C’est donc tout naturellement qu’il a organisé le 5 mars 2015 à Evry, dans l’enceinte de Télécom SudParis et en liaison avec CYSTENE, une « Bourse aux technologies » dédiée aux « Technologies numériques pour la santé » ; rappelons ici que CYSTENE est le consortium de valorisation thématique qui regroupe les organismes publics de recherche de l’Alliance numérique, constituée outre l’Institut par le CNRS, l’INRIA, le CEA… avec l’objectif de renforcer le système de recherche et d’innovation en matière de transfert dans le domaine des TIC. Parmi la quinzaine d’applications prometteuses et d’innovations présentées le 5 mars, nous en avons sélectionné quatre, en excluant celles qui, concernant l’aide à la personne, relevaient plus explicitement du dossier que REE a récemment consacré aux « TIC et la lutte contre la perte d’autonomie » (REE 2014-1). La richesse des informations contenues dans les images explique clairement que la plupart des projets concernent de près ou de loin l’image mais celle-ci peut intervenir tout au long d’une chaine qui va de la capture à l’interprétation des pathologies. Les quatre flashs qui suivent illustrent cette grande variété et le lecteur pourra successivement s’intéresser à la façon de capturer l’information fournie par les cellules bio-photoniques, à un élégant moyen d’enrichir les images de la microscopie traditionnelle, à une méthode de diagnostic puis de suivi, grâce à l’image, de certaines affections respiratoires, enfin à la modélisation des connaissances anatomiques en vue d’interpréter les images médicales pour y reconnaitre d’éventuelles pathologies.

Bernard Ayrault

Lecteur optique à hautes performances pour les laboratoires sur puce Par Yaneck Gottesman Maître de conférences à Télécom SudParis Face au vieillissement des populations

saires aux analyses biologiques usuelles ?

et des circuits micro-fluidiques dédiés à la

et à l’organisation actuelle de la prise en

Les diverses voies développées ont en

détection et à la quantification des molé-

charge des patients dans les hôpitaux, les

commun le fait qu’elles cherchent toutes

cules cibles recherchées ; ces dispositifs

chercheurs imaginent et proposent depuis

à intégrer sur des volumes ou surfaces

doivent pouvoir travailler dans des temps

près d’une vingtaine d’années de nou-

miniaturisées toutes les fonctions néces-

très brefs, à partir par exemple d’une

velles approches permettant des analyses

saires à l’analyse biologique recherchée.

goutte de sang. C’est pourquoi de telles

médicales rapides et fiables. Au-delà de

Pour s’en faire une image plus pré-

solutions portent en elles la promesse

ces préoccupations, le concept même des

cise, il faut se représenter les laboratoires

d’être accessibles d’ici peu à tous, d’être

équipements d’analyse a été repensé en

sur puce comme des dispositifs de taille

transportables au chevet des patients, voire

profondeur et a finalement débouché sur

et d’aspect comparables à ceux d’une

d’être portables à la façon des montres

la conception de ‘’laboratoires sur puce’’.

puce électronique telle qu’un micro-

connectées, grâce à leurs faibles coût et

Dans l’élaboration des solutions actuel-

processeur, obtenue à des coûts com-

encombrement. Comme il peut être aisé-

lement les plus matures, se cache fina-

parables, mais comprenant des circuits

ment imaginé, ces approches peuvent

lement une question simple : comment

intégrés de nature bien différente, en

changer considérablement les façons de

réduire la taille des équipements néces-

particulier des circuits intégrés optiques

suivre un patient.

REE N°3/2015 107

DOSSIER

NOUVELLES CONTRIBUTIONS DES TIC À LA MÉDECINE ET À LA CHIRURGIE

On note que dans ce contexte, l’essentiel des innovations a porté sur la conception même des puces, sur les biocapteurs photoniques qui y sont intégrés et sur le choix des phénomènes physiques à exploiter à ces nouvelles échelles. La lecture des capteurs est alors associée à une instrumentation optique aussi simple que possible. Dans les approches usuelles, les propriétés des molécules observées à travers ces capteurs sont codées/décodées grâce aux propriétés élémentaires des photons analysés après interaction avec les molécules ciblées. En guise d’exemple on peut se référer aux deux grandes fa-

Figure 1 : Schéma de principe du lecteur optique.

milles existantes de lecteurs : s LA PREMIÒRE CONSISTE EN UNE INSTRUMENtation d’imagerie spectroscopique qui

développée est issue de travaux antérieurs

détecte la longueur d’onde de résonance

que nous avions effectués sur l’analyse du

des différents capteurs ;

fonctionnement de composants photo-

s LA SECONDE ENCORE PLUS SIMPLE CONSISTE

niques analogues à ceux utilisés dans le

en un système d’imagerie de longueur

domaine des circuits intégrés photoniques

d’onde fixe, qui se charge d’enregistrer

du secteur des télécoms. Il s’agit d’une

uniquement l’intensité de la lumière ré-

technique d’imagerie OCT (pour Optical

fléchie par les capteurs. Le changement

Coherence Tomography), qui consiste en

de la fréquence optique de résonance

une imagerie interférentielle de la surface

des capteurs est alors évalué indirecte-

des capteurs obtenue grâce à un interfé-

ment à travers un modèle physique qui

romètre de Michelson (figure 1) éclairé en

compense l’absence d’enregistrement

lumière blanche.

spectroscopique.

Dans un des bras de l’interféromètre se

Même si ces différentes approches

trouve un miroir de référence dont la posi-

ont montré leur efficacité pour différentes

tion peut être contrôlée. Dans l’autre bras

applications biologiques au point d’être

(le bras de mesure) se trouve l’échantillon

disponibles commercialement, elles sont

sous test à travers un système de micros-

insuffisantes dès lors que l’on cherche à

copie et une tête optique contenant un

permet alors délivrer des images spec-

repousser les limites des analyses acces-

jeu de miroirs orientables afin de déplacer

troscopiques volumiques Doppler sur

sibles aux laboratoires sur puce. Ces

une sonde optique sur la surface à ana-

l’ensemble du volume analysé. Il en est

limites sont indéniablement pour partie

lyser. L’enregistrement dynamique des

de même pour le dernier type d’image

liées à la faible richesse des informa-

franges d’interférences permet finalement

volumique également enregistrable : une

tions actuellement enregistrées. Notre

de faire une imagerie 3D des capteurs,

image ellipsométrique volumétrique liée

approche concerne précisément ce point

ces franges étant effectivement localisées

à l’état de polarisation des photons cap-

essentiel ; elle répond également à un

autour des centres diffusants avec une

tés. Ainsi l’instrument que nous avons mis

second besoin exprimé : celui d’une com-

résolution spatiale de quelques microns

au point enregistre de façon simultanée

préhension plus fine du fonctionnement

(figure 2). Un tel instrument associe de

une information complète (au sens de

interne des biocapteurs, comme cela est

plus une instrumentation spectrosco-

l’optique linéaire) des propriétés optiques

essentiel pendant les différentes phases

pique (spectroscopie par transformée de

des surfaces ou tissus analysés. Son archi-

de leur prototypage (optimisation de leur

Fourier : figure 3) à une mesure de phase

tecture est protégée par deux brevets que

design et des procédés de fabrication

optique de très haute qualité. Cette der-

nous avons déposés dès 2011 (figures 2

employés). La solution que nous avons

nière clé, essentielle dans le dispositif

et 3).

108

REE N°3/2015

Figure 2 : Exemple d’image 3D obtenue sur un objet diffusant en paraffine.

Quelques pistes d’innovation dans la recherche technologique en santé

turisés, soit, très prochainement, en tant qu’équipement hospitalier pour diverses analyses biologiques. La première génération d’instruments, développée au stade de prototype avancé, est localisée au sein de Télécom-Sudparis, dans ses laboratoire du site « nano-innov » à Palaiseau. Les équipements sont facilement accessibles aux équipes ou industriels qui souhaitent les tester. Leur flexibilité garantit une forte polyvalence applicative et grâce à des adaptations faciles, ils peuvent répondre à des besoins variés tels que la

Figure 3 : Mesure du spectre optique en un point de l’échantillon. La courbe bleue est le spectre mesuré par un analyseur de spectre optique calibré et souligne la qualité métrologique de notre dispositif. Le repère correspond à la longueur d’onde de résonance de la source optique utilisée. De notre point de vue, le principal inté-

pour répondre aux besoins du secteur des

rêt de cet instrument, dénommée HPR-

laboratoires sur puce, soit, dès à présent

OCT (pour Hyperspectral Polarization

pour une instrumentation scientifique po-

Resolved OCT) réside dans la richesse et

lyvalente de haute précision destinée aux

la précision des différentes mesures effec-

industriels travaillant sur le prototypage et

tuées de façon simultanée. Il a été conçu

le développement des laboratoires minia-

caractérisation fine de surfaces/volumes optiques, ou toute autre application requérant une analyse poussée de propriétés optiques à des échelles variant du microscopique au macroscopique.

Institut Mines-Télécom Télécom SudParis CNRS UMR 5157 SAMOVAR yaneck.gottesman@telecom-sudparis.eu

Progrès dans l’imagerie polarimétrique Par Jihad Zallat Professeur à Télécom Physique Strasbourg L’imagerie optique conventionnelle re-

différentes échelles de profondeur. Afin

sation de la lumière ; grâce à une tech-

pose sur l’analyse des valeurs de luminance

d’accéder à cette structure essentielle,

nologie brevetée, le dispositif reste très

d’une scène et ignore la nature vectorielle

différentes techniques de microscopie

stable dans le temps (sans dérive) et ne

de l’onde lumineuse, en particulier son

3D ont été développées comme celles

nécessite pas de réétalonnages récur-

état de polarisation. L’imagerie polarimé-

basées sur la déconvolution, la micros-

rents. Micropol 3D permet des mesures

trique tient compte de la polarisation qui

copie confocale et la microscopie à deux

multi-spectrales de polarisation et dote le

est beaucoup affectée par la manière dont

photons. Toutes ces technologies sont très

microscope d’un mode d’imagerie 3D.

l’objet interagit avec la lumière.

coûteuses et ont chacune leurs propres

Il comporte essentiellement deux parties : s 5N MODULE D ANALYSE POLARIMÏTRIQUE

Les images portent ainsi l’empreinte

limitations. De plus, chacune de ces tech-

des interactions de l’objet avec la lumière

nologies doit être implantée dans un sys-

Beaucoup de systèmes de mesure de

et l’on a ainsi montré, dans le cadre de

tème de microscopie spécifique qui ne

la polarisation utilisent des éléments de

l’analyse de tissus biologiques, que les

réalise que l’image à laquelle il est dédié.

modulation de la phase contrôlés élec-

propriétés de diffusion de la lumière à

Nous travaillons sur un dispositif, bap-

triquement ce qui les avantage en terme

l’intérieur des tissus ainsi que des carac-

tisé Micropol 3D, qui est une plate-forme

de rapidité et de facilité d’utilisation.

téristiques telles que la biréfringence et

de microscopie spectro-polarimétrique

Cependant, ces éléments sont connus

la dépolarisation ne sont pas identiques

en mode tomographique, constituée d’un

pour leur sensibilité à la température ce

pour des tissus cancéreux et sains .

module indépendant, de faible coût et

qui amène à des procédures d’étalonnage

Par ailleurs la structure 3D est spéci-

susceptible de s’adapter à tout type de

récurrentes. Ces procédures sont fonda-

fique des systèmes biologiques et les pro-

microscope standard. Il est capable de

mentales lorsqu’il s’agit d’effectuer des

cessus biologiques peuvent se produire à

moduler continûment les états de polari-

mesures quantitatives de la polarisation

REE N°3/2015 109

GROS PLAN SUR ...

Modélisation de l’aléa éolien Application aux réseaux électriques Les caractéristiques spatiales et temporelles de la production éolienne et des éléments déterminants du fonctionnement du système électrique Contexte

ou humides) a un impact

Un système électrique sensible aux conditions climatiques Le

système

direct sur les énergies turbinées par les barrages au cours de l’année.

élec-

trique, en France et en Europe, est affecté par des phénomènes mé-

Miranda Marchand Grégoire Paul Aude Wolny RTE - Direction Economie, Prospective et Transparence

Une augmentation forte des parcs éoliens et solaires ces dernières années… La capacité des sys-

téorologiques : le vent conditionne le fonctionnement des éoliennes, le rayonnement

tèmes de production d’électricité d’origine renouvelable ins-

celui du photovoltaïque, la température affecte les consomma-

tallés en France, en particulier d’origine solaire et éolienne, a

tions (augmentation du chauffage lorsqu’il fait froid en hiver, et

considérablement augmenté ces dernières années. En 2014,

dans une moindre mesure, augmentation de la climatisation

la couverture de la consommation par les EnR atteint 19,6 %

lorsqu’il fait chaud en été), et l’hydraulicité (conditions sèches

(hydraulique inclus).

Figure 1 : Evolution en MW des parcs éolien et photovoltaïque en France - Source : RTE – Panorama des énergies renouvelables 2014. An important growth of renewable energy sources, mainly solar and wind, was observed in France and Europe during last decade. This growth is expected to continue in the future, with ambitious targets defined at both national and European levels. The scheduled replacement of much of the existing capacities with new ones, located differently, and which are, compared to classical thermal units, more variable and not easily dispatchable, is of outmost importance for prospective transmission grid development on the one hand (necessity to detect future bottlenecks induced by renewables), and adequacy issues in the other hand (quantifying the occurrence and level of situations at-risk in terms of generation/consumption equilibrium at national level) Those new issues underline the necessity to develop methods to better assess temporal and spatial characteristics of renewable forms of energy. We present here a method to derive wind production, in MW, from European windspeed scenarios (in meter per second), and then roughly describe the simulated behaviour of the wind production in Europe (level of correlation, variability, range of magnitude…) An example of usage of data built with this method is also presented, through the analysis of flows at the France-Germany border.

ABSTRACT

114

REE N°3/2015

Modélisation de l’aléa éolien – Application aux réseaux électriques

Figure 2 : Evolution comparée des facteurs de charge de la production solaire (à gauche) et éolienne (à droite) du 8 au 14 février 2012 pour plusieurs régions en France – Source : RTE - données historiques.

… qui se poursuivra dans les prochaines décennies, en France et en Europe

réguliers : par exemple, le profil de la production solaire pos-

Par ailleurs, les profils de ces énergies sont plus ou moins

Les scénarios prévisionnels établis par RTE pour 2020

sède une forme répétitive d’un jour à l’autre (dont l’ampli-

considèrent un parc de respectivement 12 GW pour l’éolien

tude dépend des conditions d’ensoleillement), tandis que la

(+ 100 % par rapport au niveau de décembre 2014) et 8 GW

production éolienne peut avoir un profil très accidenté d’un

pour le photovoltaïque (+ 50 %). A l’horizon 2030, le parc

jour à l’autre.

installé pourrait être de 12 GW à 24 GW pour le photovol-

Enfin, il existe des disparités géographiques de produc-

taïque et de 22 à 37 GW pour l’éolien (onshore et offshore)

tion : ainsi, à un instant donné, les parcs en Bretagne et en

selon différents scénarios prospectifs établis par RTE pour

Normandie ont en général des facteurs de charge (définis

2030 (soit un taux de pénétration des EnR allant de 28 % à

comme le niveau de production à un instant donné divisé

40 %2 de la consommation).

par la puissance installée) proches, mais très décorrélés de

A l’étranger, bien que la croissance du secteur des énergies renouvelables semble se ralentir comparativement au développement dynamique de ces dernières années, les perspectives d’augmentation à long terme restent conséquentes dans la plupart des pays européens : ainsi, sur l’ensemble de la plaque européenne, la puissance installée pour le parc renouvelable, de l’ordre de 400 GW actuellement, pourrait atteindre de 650 GW à 1150 GW en 20303.

Les principales caractéristiques des énergies éolienne et solaire Ces énergies renouvelables présentent la caractéristique d’être variables et non dispatchables (c’est-à-dire non

facteurs de charge de régions plus éloignées comme la PACA ou le Languedoc Roussillon. Ces caractéristiques sont illustrées par la figure 2.

Une production qui modifie en profondeur le fonctionnement du système électrique En raison de ces caractéristiques, les énergies renouvelables installées sur le réseau ont un impact significatif sur le fonctionnement du système électrique et en particulier sur : s l’équilibrage en temps-réel de la production et de la consommation : il doit tenir compte des variations de production des énergies renouvelables (variation d’une heure à l’autre, d’une saison à l’autre…) ;

contrôlables) : la production varie en fonction des conditions

s la gestion des flux sur le système électrique : les nou-

météorologiques et, à l’inverse des centrales thermiques et

veaux sites de production étant généralement situés dans

des barrages hydrauliques, n’est pas pilotable par un opéra-

des zones éloignées des centres de consommation, des

teur en fonction des besoins du système en temps réel.

flux vont s’établir sur le réseau. Ces flux seront d’autant plus importants que la production renouvelable créera des dé-

Source : RTE - Bilan prévisionnel 2014. 2 Le projet de loi relatif à la transition énergétique a comme objectif un taux de couverture par les EnR de 32 % de la consommation finale brute. 3 Source : Visions ENTSO-E du Ten-year-Network-Development-Plan 2014. 1

séquilibres entre les différentes régions. Ces deux problématiques sont à considérer au niveau européen : ainsi, une production renouvelable importante en Allemagne a un impact significatif sur les flux transfrontaliers avec la France (figure 3).

REE N°3/2015 115

ENSEIGNEMENT & RECHERCHE

Quelques convictions pour l’évolution de l’enseignement supérieur… Entretien avec Christian Lerminiaux Ancien président de la CDEFI REE : Vous avez récemment, tution de réseaux ou à l’ouverture terminé un double mandat, à internationale. la présidence de l’Université technologique de Troyes (UTT) REE : Les écoles ne relevant pas et à celle de la CDEFI. Nos lecdu ministère de l’Education natioteurs savent ce que sont les nale, de l’enseignement supérieur universités technologiques mais et de la recherche (MENESR) ontbeaucoup ignorent le rôle de elles à craindre un certain étoufla CDEFI. Pourriez-vous le préfement ? C. L. : La CDEFI a su fédérer l’enciser ? Christian Lerminiaux : Les semble des écoles privées et puécoles d’ingénieurs françaises bliques quel que soit le ministère sont à la fois nombreuses (plus de de tutelle. Elle a d’ailleurs quelque200 !) et variées ; mais elles ont fois joué le rôle d’intermédiaire des points communs nombreux, Figure 1 : Les locaux historiques de la doyenne des Ecoles d’ingénieurs entre les différents ministères. françaises, l’Ecole Royale des ponts et chaussée créée en 1747 en particulier parce que depuis 80 Il paraît logique que Programme et devenue Ecole nationale des ponts et chaussées. ans elles font l’objet de l’accrédi150, relatif aux formations supétation de la Commission du titre d’ingénieur (CTI). La CTI examine rieures et à la recherche universitaire au sein de la LOLF (loi organique régulièrement (tous les six ans) toutes les formations, pérennes ou relative aux lois de finances), regroupe l’ensemble des établissements nouvelles, conduisant au titre d’ingénieur ; elle a fixé des repères et publics et qu’il soit placé sous la coordination du MENESR ; mais il est des exigences qui s’imposent à tous et qui sont des garanties tant important de maintenir la grande diversité des établissements et je ne vis-à-vis des diplômés que de leurs futurs employeurs (connaispense pas que nous nous dirigions aujourd’hui vers un regroupement des écoles sous la seule tutelle du MENESR. sance des méthodes, maîtrise de l’anglais, stages en entreprise, initiation à la recherche, formation en sciences économiques et Il faut maintenir la diversité sociales…). des établissements Il était naturel qu’une structure à la fois représentative de la diversité même des écoles d’ingénieurs et reconnue de l’ensemble des acteurs concernés voit le jour : la Conférence des directeurs des REE : La Nation accorde-t-elle suffisamment d’importance à la écoles françaises d’ingénieurs (CDEFI) joue ce rôle, qui a d’ailleurs recherche et au développement dans l’enseignement supérieur ? été officialisé et l’encadré ci-dessous rassemble l’essentiel de ce qu’il C. L. : Aujourd’hui, les dépenses globales concernant l’enseignement convient de savoir à son sujet. J’ajoute que cette structure légère stisupérieur en France sont inférieures à la moyenne de l’OCDE, mais les dépenses publiques sont à peu près à hauteur. Il faut donc mener mule un travail collectif et varié au sein de ses diverses commissions, une réflexion globale sur le financement en mettant à contribution où l’échange est la règle. Pour ma part, avant d’être élu président par les usagers et surtout les entreprises. Les entreprises allemandes, par mes collègues, je me suis consacré tout spécialement à la recherche exemple, contribuent deux fois plus que les entreprises françaises au et au développement : compte tenu de mon cursus comme de mes financement de la recherche publique, y compris par l’intermédiaire fonctions à l’UTT, je suis très attaché au développement de la R&D des fondations. Si l’on s’inspire de ce modèle, cela signifie aussi qu’il au sein des écoles, alors même qu’on leur a souvent reproché de se y aura davantage de contrats, de financements non pérennes et qu’il dispenser de cet aspect, essentiel dans les universités. L’expérience faut davantage professionnaliser la contractualisation. de ces 20 dernières années montre d’ailleurs que la recherche s’est Un des challenges est le suivant : comment faire une politique de long largement développé dans les écoles… en même temps que se terme avec un financement contractuel à court et moyen termes ? développaient les coopérations entre écoles et universités. Aujourd’hui on ne sait pas faire, et on n’ose pas faire ! Il faudra sans Les écoles d’ingénieurs ont toujours su être à la pointe de l’innodoute améliorer nos outils de pilotage et de gestion financière. En vation technologique et organisationnelle et elles ont un rôle-clé dans ce qui concerne les autres financements possibles, celui venant des la réflexion à mener dans l’enseignement supérieur en France ; il est particuliers est un enjeu tout aussi important, même si, pour des important que ce rôle continue de se renforcer, grâce à la CDEFI bien raisons culturelles, il est encore peu développé en Europe. Mais cela sûr, mais aussi par d’autres voies – je pense en particulier à la consti-

126

REE N°3/2015

ENSEIGNEMENT & RECHERCHE

CrĂŠĂŠe par dĂŠcret en 1976 et confirmĂŠe dans son rĂ´le par la loi du 1er aoĂťt 2007 relative aux libertĂŠs et responsabilitĂŠs des universitĂŠs, la CDEFI a pour mission de reprĂŠsenter les ĂŠcoles dâ&#x20AC;&#x2122;ingĂŠnieurs et les universitĂŠs de technologie auprĂ¨s de lâ&#x20AC;&#x2122;Etat, de lâ&#x20AC;&#x2122;Union europĂŠenne et des organisations internationales. Association rĂŠgie par la loi de 1901, elle regroupe les directeurs des ĂŠtablissements de mĂŞme que la ConfĂŠrence des prĂŠsidents dâ&#x20AC;&#x2122;universitĂŠ (CPU) regroupe les prĂŠsidents des universitĂŠs : mutatis mutandis, CDEFI et CPU jouent des rĂ´les analogues auprĂ¨s de lâ&#x20AC;&#x2122;Etat, des pouvoirs publics et des organisations Ă caractĂ¨re professionnel. Au nom des ĂŠcoles dâ&#x20AC;&#x2122;ingĂŠnieurs, la CDEFI formule des vĹ&#x201C;ux, bĂ˘tit des projets et rend des avis motivĂŠs sur des questions relatives Ă lâ&#x20AC;&#x2122;enseignement supĂŠrieur et Ă la recherche. Dans un contexte de compĂŠtition internationale et de naissance dâ&#x20AC;&#x2122;un marchĂŠ mondial de lâ&#x20AC;&#x2122;enseignement supĂŠrieur, sa vocation premiĂ¨re est de promouvoir lâ&#x20AC;&#x2122;ingĂŠnieur en France, en Europe et dans le monde. AuprĂ¨s des ĂŠcoles la CDEFI agit comme une structure de conseil : s ACCOMPAGNEMENT DES DIRECTEURS DES Ă?COLES FRANÂĽAISES D INGĂ?NIEURS DANS L EXERCICE DE LEURS FONCTIONS s MISE Ă&#x152; DISPOSITION D UNE INFORMATION UTILE AU DĂ?VELOPPEMENT ET Ă&#x152; LA STRATĂ?GIE DES Ă?TABLISSEMENTS s PRISE DE POSITION PUBLIQUE SUR TOUT SUJET LIĂ? Ă&#x152; L ENSEIGNEMENT SUPĂ?RIEUR ET Ă&#x152; LA RECHERCHE s PROMOTION DES FORMATIONS ET DES MĂ?TIERS DE L INGĂ?NIERIE EN &RANCE ET DANS LE MONDE s DĂ?FENSE DES INTĂ?RĂ?TS DES Ă?COLES FRANÂĽAISES D INGĂ?NIEURS s ORGANISATION DE RENCONTRES ET D Ă?CHANGES ASSEMBLĂ?E GĂ?NĂ?RALE MENSUELLE COMMISSIONS DE TRAVAIL SĂ?MINAIRES RENCONTRES THĂ?MAtiquesâ&#x20AC;Ś La CDEFI est animĂŠe par une commission permanente de 20 membres, autour dâ&#x20AC;&#x2122;un bureau constituĂŠ dâ&#x20AC;&#x2122;un prĂŠsident et de trois vicePRĂ?SIDENTS ELLE EST STRUCTURĂ?E EN CINQ COMMISSIONS DE TRAVAIL DĂ?VELOPPEMENT ET PARTENARIATS FORMATION ET SOCIĂ?TĂ? MOYENS RECHERCHE et structuration de lâ&#x20AC;&#x2122;enseignement supĂŠrieur et de la recherche. La CDEFI gĂ¨re cinq programmes de mobilitĂŠ ĂŠtudiante et enseignante Ă lâ&#x20AC;&#x2122;international et elle a conclu de nombreux accords dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠchanges.

Chiffres-clĂŠs ,A #$%&) PUBLIE CHAQUE MOIS DEPUIS DES ANALYSES STATISTIQUES PERTINENTES ET SOUVENT ORIGINALES ,E MONDE DE L ENSEIGNEMENT SUPĂ?RIEUR FRANÂĽAIS COMPTE ACTUELLEMENT 211 ĂŠcoles dâ&#x20AC;&#x2122;ingĂŠnieurs comptant au total 125 000 ĂŠtudiants SOIT UNE AUGMENTATION DE EN ANS PARMI EUX ON COMPTE DE FEMMES ET D Ă?LĂ&#x2019;VES Ă?TRANGERS CE QUI CORRESPOND Ă&#x152; PLUS quâ&#x20AC;&#x2122;un triplement sur la mĂŞme pĂŠriode. Les ĂŠtudiants boursiers reprĂŠsentent 30 % des ĂŠtudiants ĂŠligibles. Plus de 34 000 diplĂ´mes SONT DĂ?LIVRĂ?S ANNUELLEMENT DONT PLUS DE Ă&#x152; DES Ă?TUDIANTS Ă?TRANGERS ON RETIENDRA L EXCELLENTE ET PERMANENTE ADĂ?QUATION DES NĂ?O DIPLĂ&#x2122;MĂ?S AU MARCHĂ? DU TRAVAIL REPRĂ?SENTANT PLUS DE DES DIPLĂ&#x2122;MES FRANÂĽAIS DE NIVEAU MASTER DANS LE domaine des sciences et technologies, les jeunes ingĂŠnieurs, trouvent un emploi en moins de deux mois pour 76 % dâ&#x20AC;&#x2122;entre eux, en CDI POUR DANS UNE ENTREPRISE PRIVĂ?E POUR AVEC UN SALAIRE BRUT ANNUEL MOYEN DE .

viendra. Il faut savoir se doter de structures capables dâ&#x20AC;&#x2122;aller convaincre les anciens, notamment ceux qui sont proches du terme de leur vie professionnelle, dont les enfants ont fini leurs ĂŠtudes et ont trouvĂŠ lâ&#x20AC;&#x2122;emploi auxquels ils aspiraient, de consacrer Ă leur ĂŠtablissement dâ&#x20AC;&#x2122;origine une partie de lâ&#x20AC;&#x2122;argent quâ&#x20AC;&#x2122;ils ont gagnĂŠ durant leur carriĂ¨re. Câ&#x20AC;&#x2122;est ce que les universitĂŠs amĂŠricaines appellent le dĂŠpartement ÂŤ dĂŠveloppement Âť et effectivement aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui, le plus gros du dĂŠveloppement des universitĂŠs amĂŠricaines repose sur ce financement. Il est nĂŠcessaire dâ&#x20AC;&#x2122;augmenter la part des entreprises dans le financement de la recherche et des particuliers dans le financement des ĂŠtablissements. REE : Faut-il augmenter les frais dâ&#x20AC;&#x2122;inscription ? C. L. : Sans doute. Les mĂŠnages devront contribuer un peu plus notamment dans les filiĂ¨res les plus professionalisantes, celles qui per-

mettent un dĂŠbouchĂŠ assurĂŠ, comme les formations dâ&#x20AC;&#x2122;ingĂŠnieurs. Mais soyons rĂŠalistes, cette augmentation sera loin de venir assurer les besoins de financement des ĂŠtablissements (pour information ces ressources constituent aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui de 1 Ă 3 % des recettes des ĂŠcoles dâ&#x20AC;&#x2122;ingĂŠnieurs dĂŠpendant du MENESR), et les ressources envisagĂŠes prĂŠcĂŠdemment restent primordiales. En mĂŞme temps, si lâ&#x20AC;&#x2122;on augmente les frais de scolaritĂŠ, il faudra mettre en place un systĂ¨me incitatif qui permettra aux dĂŠfavorisĂŠs de ne pas ĂŞtre exclus, un systĂ¨me de bourse ou de paiement diffĂŠrĂŠ leur demandant de rembourser quand ils auront un emploi. Lâ&#x20AC;&#x2122;avantage du paiement diffĂŠrĂŠ est quâ&#x20AC;&#x2122;il permettra dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠviter la crise des prĂŞts ĂŠtudiants comme câ&#x20AC;&#x2122;est le cas aux EtatsUnis. Ce dispositif obligera ĂŠgalement les organismes de formation Ă ĂŞtre performants car ils ne seront payĂŠs que si emploi il y a aprĂ¨s le cursus !

REE NÂ°3/2015 127

CHRONIQUE

Des nouveaux héros de romans !

hronique inhabituelle que celle de ce numéro de REE : d’habitude celle-ci s’appuie sur des livres dont le caractère scientifique est évident, par le titre comme par le contenu, même si parfois ils s’aventurent aux confins de ce que la rigueur scientifique recommande ou exige. Il s’agit ici de deux romans, parus simultanément chez deux éditeurs prestigieux, spécialistes de ce genre littéraire, et d’ailleurs la critique ne s’y est pas trompée, qui fut à la fois littéraire et élogieuse ! Les titres de ces deux ouvrages renvoient à deux éminents scientifiques : Évariste évoque clairement la vie fulgurante d’Évariste Galois, qui en quelques mois d’un engagement romantique bouleversa de façon durable les mathématiques et que le bandeau du livre baptise « Le Rimbaud des mathématiques » ! Sous le titre plus mystérieux du second ouvrage, transparait Werner Heisenberg, dont le nom est associé depuis près d’un siècle au « Principe d’incertitude », fondement de la mécanique quantique, qui oblige à penser chaque objet comme étant à la fois onde et particule. Les grands scientifiques ont souvent droit à des biographies : ce genre présente une grande variété, de la piété filiale voire hagiographique (on songe par exemple à Eve Curie et à André Langevin), à des ouvrages ardus où c’est l’œuvre scientifique qui est exposée ou mise en valeur, parfois vulgarisée ; parmi ces nombreuses biographies, dont le point commun est sans doute d’être produites par des scientifiques, on retiendra en particulier les excellents ouvrages parus chez Belin. Les vies des grands hommes et femmes de science sont souvent exceptionnelles ou inattendues ; on pourrait souvent les qualifier de romanesques, mais ici avec Galois et Heisenberg, il s’agit de véritables romans, avec une reconstitution psychologique, s’appuyant sur une documentation de grande qualité et imaginant un parcours crédible pour ces deux destinées d’exception. Tout semble opposer Galois (1811-1832) à Heisenberg (1901-1972) : leur siècle d’abord, leur discipline – maths ou physique – ensuite, mais aussi leurs vies : au génie incompris de l’un, à son radicalisme romantique, à une vie passionnée interrompue par un duel à 21 ans s’oppose une longue carrière chargée

132

REE N°3/2015

d’honneurs (Chaire à Leipzig à 25 ans, prix Nobel à 31 ans). D’un côté un génie solitaire, incompris des sommités scientifiques de son temps et dont la gloire fut tardivement posthume ; de l’autre l’un des grands esprits du siècle, assistant de Born puis familier de tous les grands physiciens et entouré de disciples ; ici le républicain convaincu dont les obsèques furent suivies par plusieurs milliers de partisans de la Cause des amis du Peuple, là un savant que son nationalisme et son ambition personnelle aveuglent, qui accepte le régime nazi sans réticence, au point de devenir, de 1941 à 1943, le père du programme Uranium dont le but était de préparer la bombe ;

Jérôme Ferrari Le principe

Roman Actes Sud - mars 2015 - 176 p. - 16,50

François-Henri Désérable Évariste Roman NRF Gallimard - mars 2015 - 176 p. - 16,90

Heisenberg dut d’ailleurs fournir après-guerre quelques explications, peu convaincantes. Les voies du progrès de la connaissance sont décidemment fort diverses ! Mais ces deux destins d’exception ont su inspirer deux véritables écrivains, c’est-à-dire des hommes de lettres soucieux d’imaginer un parcours psychologique plausible et non pas des hommes de science attachés à reconstruire un itinéraire intellectuel incontestable. Jérôme Ferrari (né en 1968) a fait des études de philosophie, qui pointaient dans ‘’Le sermon sur la chute de Rome’’, couronné par le prix Goncourt en 2012 ; une documentation

exceptionnelle, s’appuyant sur l’autobiographie de Heisenberg (‘’Der Teil und das Ganze’’ : La partie et le tout) ainsi que sur les enquêtes des alliés en 1945/6, permet de suivre pas à pas le physicien : le romancier, qui a pris le parti d’une écriture distanciée, témoigne d’une précision toute clinique et l’on reste passionnément attaché à suivre et à comprendre une destinée… Et puis parfois, Ferrari se met à rêver, à évoquer des paysages ou encore à philosopher ou à imaginer ce que pensent Heisenberg et ceux qu’il rencontre : le lecteur oscille avec plaisir entre le récit d’une vie et d'un univers où la poésie le dispute parfois au tragique. Évariste est de son côté le premier roman de François-Henri Désérable, jeune écrivain né en 1987, dont la formation fut à la fois économique et sportive, et qui fut joueur professionnel de hockey sur glace. Révélé il y a deux ans par le récit de la fin de vie de Danton (‘’Tu monteras ma tête au peuple’’) qui obtint plusieurs prix, il vient d’écrire un roman salué comme une grande réussite et dont l’écriture ressemble à la vie du héros : aux passions frénétiques d’Évariste, correspondent un récit qui parfois évoque Alexandre Dumas, lequel croisa d’ailleurs Évariste ! Elève précoce du lycée Louis le Grand, Galois commença de créer avant même d’affronter les concours et publia à 17 ans un théorème sur les fractions continues ! Ce sera la première d’une courte série de publications, consacrées aux racines des équations algébriques et terminée par les quelques pages griffonnées dans la nuit qui précéda le duel funeste. Le mémoire sans aucun doute essentiel de Galois, rédigé pour un concours de l’Académie des sciences, a été perdu et il fallut plusieurs décennies pour comprendre ses fulgurantes intuitions sur la théorie des groupes. Le respect des institutions et des hommes n’était pas le souci de Galois : il échoua deux fois à Polytechnique et se fit renvoyer de l’Ecole préparatoire, l’actuelle Ecole normale supérieure. Son engagement lors des Trois Glorieuses, puis sous LouisPhilippe parmi les Républicains, lui vaudra la prison où il connaitra Nerval et Raspail, avant une fin tragique liée à la passion amoureuse : comme s’étonner que cet homme de passion ait laissé un tel souvenir dans la mémoire collective et ait inspiré un si talentueux roman ! B. Ay.

LIBRES

PROPOS

Jacques Deyirmendjian Ancien élève de l’Ecole polytechnique et de l’ENSAE Président de Deynergies

et pas chère », la moins carbonée des énergies fossiles

de 5 000 MW – a largement contribué à réduire les

et respectueuse de l’environnement – un gazoduc de diamètre 700 mm transporte autant d’énergie que les lignes électriques évacuant la production d’une centrale

ans ce monde où le caméléonisme éner-

émissions de gaz à effet de serre, à rendre plus res-

gétique est de règle, il arrive que des opi-

pirable l’air de nos villes et plus visible le bleu du ciel,

nions non conformistes puissent s’expri-

couleur préférée des gaziers.

mer. Je suis heureux que la REE offre à un

Cette transition a été réussie en respectant les règles

« gazier première langue » l’occasion d’attirer l’attention

classiques des coûts et de la concurrence : sans sub-

sur certains aspects troublants concernant le gaz dans

ventions ni prélèvements obligatoires contrairement aux

les politiques énergétiques européenne et française.

pratiques favorisant les EnR. Fondée sur des relations à

L’un d’eux se trouve dans l’exposé des motifs de la loi

long terme équilibrées entre les parties, notamment en

sur la « transition énergétique pour la croissance verte »

matière de partage des risques, le gaz naturel a contri-

qui présente l’essor de nouvelles énergies comme un

bué à l’intégration européenne par la création d’infras-

moteur de l’Histoire, veut renouer avec le volontarisme

tructures transnationales et à favoriser la paix par la

énergétique de la France, économiser l’énergie dans

convergence d’intérêts de l’UE et des pays producteurs.

les bâtiments, créer des emplois, développer les EnR

L’organisation monopolistique de jure ou de facto qui

en valorisant les ressources des territoires, le tout dans

prévalait au sein de ces pays a facilité l’accès aux rendements croissants qui caractérisent l’in-

le dialogue avec les citoyens ; il mentionne aussi la réalisation du programme nucléaire à la suite du choc pétrolier de 1973 mais le gaz naturel n’existe pas !

Le gaz naturel est l’acteur de « la transition énergétique pour la croissance et un ciel plus bleu »

Le gaz naturel, acteur incontournable de la transition énergétique

dustrie gazière. Les monopoles parlaient aux monopoles par-dessus les frontières en s’efforçant de tenir à l’écart le monde politique. Le succès de cette organisation, que nul ne peut nier, finit par susciter la convoitise des gros consommateurs de gaz. Ainsi, le chimiste allemand BASF réussit à traiter avec Gazprom dès

Pourtant l’industrie gazière pratique depuis 50 ans la

le début des années 90. Une dizaine d’années plus tard,

« transition énergétique » mais discrètement et à l’instar

à l’ouverture des marchés, les électriciens inventèrent la

de ses invisibles tuyaux. Les gisements découverts au

« convergence de l’électricité et du gaz » pour vendre le

milieu du 20 siècle dans certains pays ont d’abord été

gaz en plus de l’électricité, et surtout pour shunter les

exploités localement ; puis le commerce international

gaziers dans l’approvisionnement des nombreux cycles

du gaz s’est développé grâce à la mise au point des

combinés (CCGT) planifiés.

contrats d’approvisionnement à long terme et aux pro-

Au-delà de sa lisibilité, la répartition des rôles des

grès techniques pour le transport à grande distance,

opérateurs gaziers de part et d’autre des points de livrai-

terrestre par gazoduc ou maritime par méthanier après

son prévus aux contrats d’approvisionnement présentait

liquéfaction.

des avantages importants notamment en matière de

Depuis 40 ans, l’approvisionnement européen est sûr et sécurisé et n’a pas connu de situation que les moyens techniques et contractuels disponibles n’aient permis de gérer. Le gaz naturel assure environ 25 % de l’approvisionnement en énergie primaire de l’Union eu-

coûts et de sécurité d’approvisionnement, mais l’UE a choisi de passer outre.

Les directives européennes ont démantelé la chaîne gazière et augmenté son coût

ropéenne (UE), 15 % en France en raison du nucléaire.

La Commission européenne (CE) a mis sous tutelle

En remplaçant le charbon et les produits pétroliers dans

ces contrats, proscrit les clauses de destination et défait

les installations existantes et en assurant une forte part

les partenariats ; la production et le commerce du gaz

des besoins nouveaux, cette « énergie propre, puissante

ont dû être séparés des infrastructures ; les maillons de

REE N°3/2015 133

PROPOS

LIBRES

la chaîne gazière (transport, stockage, terminal de récep-

du pays et sous le contrôle de l’Administration, mit ce

tion de gaz naturel liquéfié (GNL) et distribution) ont dû

thème au centre de sa stratégie ; malgré les contraintes

être placés dans des entités juridiques distinctes mises

financières, il bâtit en 30 ans un système intégré de res-

sous la tutelle plus ou moins forte des commissions de

sources diversifiées et d’infrastructures interconnectées

régulation de l’énergie et des ministères compétents.

permettant d’assurer les fournitures fermes même en

Chaque entité cherchant à se renforcer tout en maximi-

cas d’arrêt d’une source majeure pendant un an. Ce

sant son bénéfice, le coût d’acheminement a augmenté

résultat fut atteint au moindre coût grâce à la maîtrise de

considérablement par rapport à la gestion précédente,

l’ensemble de la chaîne.

intégrée et optimisée globalement. Parallèlement, des points virtuels d’échanges de gaz

arbitre entre les solutions possibles en fonction de son

ont été créés sur les zones où le réseau de transport

couple coût-risque, et notamment du coût du stockage

peut satisfaire aux demandes même dans certaines

versus le "spread“ hiver-été fourni par les marchés. Plus

hypothèses extrêmes, rendant possible une tarifica-

que par le passé, l’Administration veille à la sécurité d’ap-

tion « entrée-sortie ». En France, de sept en 2003 leur

provisionnement et agit via des obligations de stockage

nombre a été réduit à deux en 2015 moyennant des

sur le territoire national, ce qui révèle un manque de

investissements importants ; des ouvrages de plusieurs

confiance dans les marchés, va à l’encontre de l’intégra-

centaines de millions d’euros ont été décidés pour

tion européenne et limite les arbitrages des opérateurs.

n’avoir plus qu’une zone de marché en France en 2019.

Mais, elle a raison de ne pas faire confiance à la CE au

Cette démarche s’inscrit dans l’objectif final de la CE

vu de son action destructrice de la relation de confiance

de créer un nombre limité de zones de prix qui servent

patiemment établie par les gaziers européens avec Gaz-

de référence pour la vente de gaz sur le marché inté-

prom malgré les tensions politiques.

rieur et pour les importations. D‘ores et déjà, la CE incite les importateurs à exiger de telles références dans leurs contrats, ce qui fait supporter au consommateur européen le surcoût mis en évidence ci-dessus, alors que le

La CE fait obstacle au processus d’évitement de l’Ukraine engagé il y a 20 ans Depuis 1972, le gaz soviétique devenu russe à la chute

calcul “netback” classique l’aurait transféré au produc-

de l’URSS a toujours été une ressource très fiable. Au dé-

teur. Mais l’intégration des marchés est prioritaire pour

but des années 80, malgré l’opposition des Etats-Unis,

le succès de l’UE ; la compétitivité est un concept pour

les gaziers européens soutenus par leurs gouvernements

les discours.

sollicitèrent une augmentation des volumes notamment

Le démantèlement de la chaîne gazière a reposé la question de la sécurité d’approvisionnement

134

Depuis l’ouverture des marchés, chaque opérateur

pour compenser l’annulation par la République islamique d’Iran du contrat conclu en 1976 par le régime précédent ; c’est ainsi que, en 1990, le gaz russe prit la « pole position » de l’approvisionnement de la France.

L’industrie gazière a attiré avec insistance l’attention

Le processus d’évitement de l’Ukraine a commencé

sur les conséquences dommageables pour la sécurité

au milieu des années 90 après le refus des Ukrainiens

d’approvisionnement du démantèlement engagé. Toute

de placer le réseau principal de transport de gaz sous un

à son credo libéral, la CE n’a rien voulu entendre. Il a fallu

régime international. Une autre décision aurait donné un

la crise russo-ukrainienne de 2006, malgré son impact

cours différent à l’histoire et l’Ukraine serait devenue un

limité, pour qu’elle finisse par déclarer vouloir prendre le

lien fort entre l’UE et la Russie, et non la ligne de fracture

sujet au sérieux et, le 13 novembre 2008, devant le Par-

d’aujourd’hui. Mais ayant abandonné l’arme nucléaire

lement européen, elle admit que « la sécurité d’approvi-

sous la pression internationale unanime, elle choisit de

sionnement […] est de plus en plus considérée comme

conserver l’arme gazière que constituait sa position stra-

un bien public méritant une attention plus soutenue de

tégique sur le trajet du gaz russe. Gazprom fit part à

la part de l’UE » !

ses acheteurs de ses doutes sur la fiabilité du partenaire

Pour la France, la sécurité d’approvisionnement est

ukrainien et passa à l’action pour sécuriser ses fourni-

un « bien public » depuis la « crise algérienne de Skikda »

tures et ses revenus. Avec des partenaires européens, il

en 1973. Gaz de France, aidé par Elf pour le Sud-Ouest

réalisa le Yamal-Europe à travers la Pologne (1997), le

REE N°3/2015

PROPOS

LIBRES

Blue Stream (2002) sous la Mer Noire vers la Turquie

Gazprom et la Russie se tournent vers la Turquie et

par 2 000 m de fond sur 430 km de long, une première

l’Asie, laissant l’UE débattre de son avenir énergétique.

mondiale, et le Nord Stream sous la Baltique (2012)… dont la CE interdit encore l’usage à pleine capacité.

La CE commet une faute grave en s’opposant à la construction du South Stream

L’industrie gazière entre les mains de la diplomatie européenne La nouvelle équipe de la CE a annoncé pour le début 2016, une nouvelle « diplomatie de l’énergie » compor-

Le South Stream devait être la dernière étape mais la

tant une diversification par le GNL et la promotion du

CE en a décidé autrement. Elle a pressé la Bulgarie de ne

stockage, et s’interroge sur la façon de faire de l’Europe

pas donner suite à l’accord d’atterrage sur son territoire et

« un marché attrayant pour les fournisseurs clés tels que

vient d’engager une action contre Gazprom pour abus de

l’Algérie, le Nigéria et le Qatar ». Cette démarche surpre-

position dominante et infractions diverses. Las, Gazprom

nante fait fi de la notion de marché, credo de la CE, et

a remboursé rubis sur l’ongle les dépenses de ses parte-

ignore qu’il faudra payer le GNL plus cher que les clients

naires du South Stream (Eni, Wintershall et EDF) et lancé

actuels des fournisseurs ; il est vrai que la compétitivité

une variante atterrissant en Turquie. Ce lien direct libérera

est un concept, pas un objectif de la CE. Les nouveaux

la Turquie du transit à travers l’Ukraine et l’UE, privera la

pays exportateurs de GNL ne sont pas cités, mais une

Roumanie et la Bulgarie de revenus de transits et placera

face cachée de la crise ukrainienne ne serait-elle pas la

l’UE sous la dépendance de la Turquie… qui n’en deman-

bataille Etats-Unis-Russie pour une part de 10 % du mar-

dait pas tant ! La responsabilité de la CE pourrait être

ché gazier européen ? Rappelant que le GNL américain

recherchée par Gazprom, mais aussi par les opérateurs

est produit à partir de gaz de schiste, dont la recherche

européens, si une solution raisonnable n’était pas trouvée

est interdite en France et ailleurs...

rapidement. Au contraire de la France qui, il y a 20 ans,

Dans un registre analogue, la CE précédente a beau-

sut établir un lien direct avec la Norvège, la CE fait une

coup dépensé pour le « corridor sud » ; Nabucco fut un

faute historique en refusant le lien direct avec Gazprom.

spectacle en plusieurs actes, avec des signatures d’ac-

Un espoir ténu existe encore car ni les cartes de poker ont

cords à grands renforts de publicité, qui s’acheva comme

été abattues, ni l’« échec et mat » annoncé.

dans tout opéra ; l’échec était prévisible, car la dimension

Dès le début des années 90, Gazprom a poursuivi

politique dépassait de beaucoup l’intérêt industriel. Fina-

une stratégie d’intégration européenne, prenant des

lement un projet de taille réduite, nommé TANAP, a été

risques qui ont arrêté les autres grands producteurs.

décidé fin 2013 par les producteurs de gaz du gisement

Mais depuis le tournant du siècle, le dialogue énergé-

azéri de Shah Deniz 2, sans la CE ; il améliorera la sécurité

tique avec la Russie a vécu. La CE a changé de straté-

gazière de la Turquie mais pas celle de l’UE car, en cas

gie ; elle s’irrite du style dominateur de Gazprom, de sa

de crise avec Gazprom, les volumes destinés au marché

communication inadaptée au contexte européen, de sa

du sud européen resteront très probablement en Turquie.

connivence supposée avec les anciens « monopolistes » et, envieuse du monopole d’exportation par gazoduc de Gazprom, évoque même l’idée d’un monopole d’importation du gaz dans l’UE ! Cette attitude de la CE est

L’intégration des marchés gaziers reste capitale pour le succès de l’Union de l’énergie

bien antérieure à la crise politique ukrainienne en cours,

L’Union de l’énergie comporte cinq dimensions : sé-

sur laquelle l’honnêteté oblige à rappeler qu’elle a son

curité énergétique, marché intérieur, efficacité énergé-

origine dans une révolte de la rue soutenue par l’UE

tique, réduction des émissions de CO2 et recherche, qui

et les Etats-Unis contre une décision prise par un gou-

se placent dans la perspective des objectifs du paquet

vernement et un parlement démocratiquement élus et

climat-énergie pour 2030. La CE vient d’entamer un pro-

internationalement reconnus ; l’annexion de la Crimée

cessus de consultations par pays, dont la synthèse doit

et la guerre dans l’Est du pays sont venus ensuite. Mais

figurer au rapport annuel de l’UE de novembre 2015, et

cette crise motive peut-être l’aveuglement de la CE à ne

espère définir des « plans nationaux pour une énergie

pas voir que l’arme du gaz contre Gazprom et la Rus-

sûre, durable et compétitive », selon les objectifs euro-

sie est pointée sur sa propre industrie gazière. Rejetés,

péens. Les gouvernements préparent, de leur côté, leurs

REE N°3/2015 135

Entre science et vie sociétale,

les éléments du futur Une publication de la

Edition/Administration : SEE - 17, rue de l’Amiral Hamelin - 75783 Paris cedex 16 Tél. : 01 5690 3709 - Fax : 01 5690 3719 Site Web : www.see.asso.fr Directeur de la publication : François Gerin Comité de rédaction : Bernard Ayrault, Alain Brenac, Patrice Collet, André Deschamps, Jean-Pierre Hauet, Jacques Horvilleur, Marc Leconte

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REE N°3/2015

Dépôt légal : juillet 2015

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