ANNONCE LES LAURÉATS DES PRIX BREAKTHROUGH 2023 EN SCIENCES DE LA VIE, EN MATHÉMATIQUES ET EN PHYSIQUE FONDAMENTALE

Un total de 15,75 millions de dollars en prix est attribué pour la prédiction de la structure des protéines par l'apprentissage profond, le domaine pionnier de l'information quantique et les découvertes avec applications, du traitement des maladies neurodégénératives à l'optimisation de la vidéotransmission.

Le Breakthrough Prize in Life Sciences est décerné à Clifford P. Brangwynne et Anthony A. Hyman, à Demis Hassabis et John Jumper et à Emmanuel Mignot et Masashi Yanagisawa

Le Breakthrough Prize in Mathematics est décerné à Daniel A. Spielman

Le Breakthrough Prize in Fundamental Physics est décerné à Charles H. Bennett, Gilles Brassard, David Deutsch et Peter Shor 

Six prix New Horizons in Mathematics sont décernés pour des réalisations professionnelles en début de carrière dans le domaine de la physique et des mathématiques

Trois prix Maryam Mirzakhani New Frontiers sont décernés à des mathématiciennes pour leurs réalisations professionnelles en début de carrière

SAN FRANCISCO, le 26 sept. 2022 /CNW/ - La Breakthrough Prize Foundation et ses commanditaires-fondateurs, Sergey Brin, Priscilla Chan, Mark Zuckerberg, Julia et Yuri Milner et Anne Wojcicki, ont annoncé aujourd'hui les lauréats des prix Breakthrough 2023, qui se voient récompenser pour leurs découvertes révolutionnaires en physique fondamentale, en sciences de la vie et en mathématiques, en plus des scientifiques en début de carrière qui ont reçu un prix pour leur apport d'importance à leur domaine.

Trois prix Breakthrough Prize in Life Sciences sont décernés aux personnes suivantes : Clifford P. Brangwynnee et Anthony A. Hyman pour avoir découvert un nouveau mécanisme d'organisation cellulaire; Demis Hassabis et John Jumper pour avoir mis au point AlphaFold, qui prédit avec précision la structure des protéines; Emmanuel Mignot et Masashi Yanagisawa pour avoir découvert les causes de la narcolepsie. Daniel A. Spielman remporte le Breakthrough Prize in Mathematics pour ses multiples découvertes en informatique théorique et en mathématiques. Charles H. Bennett, Gilles Brassard, David Deutsch et Peter Shor se partagent le Breakthrough Prize in Fundamental Physics pour leurs travaux fondamentaux dans le domaine de l'information quantique. Les apports importants de scientifiques en début de carrière sont également reconnus : six prix New Horizons en physique et mathématiques et trois prix Maryam Mirzakhani New Frontiers sont décernés à des mathématiciennes qui viennent de terminer leur doctorat.

« Les percées dans les domaines des maladies neurodégénératives, de l'informatique quantique, de la prédiction de la structure des protéines au moyen de l'IA, et dans bien d'autres domaines, constituent des progrès incroyables qui méritent d'être soulignés », a déclaré Sergey Brin.

« Félicitations à tous les lauréats des prix Breakthrough, dont les incroyables découvertes ouvriront la voie à la découverte scientifique et stimuleront l'innovation, ont affirmé Priscilla Chan et Mark Zuckerberg, cofondateurs et codirecteurs de CZI. Ces lauréats et ces scientifiques en début de carrière repoussent les limites de ce qui est possible en recherche et en sciences, et nous sommes ravis d'honorer leurs réalisations. »

« Les lauréats honorés aujourd'hui incarnent le pouvoir remarquable de la science fondamentale, à la fois pour révéler des vérités profondes sur l'Univers et pour améliorer les conditions de vie de l'humanité », a mentionné Youri Milner.

 « Les lauréats de 2023 ont produit des résultats scientifiques absolument remarquables, a fait remarquer Anne Wojcicki. La créativité, l'ingéniosité et la persévérance qui ont entouré ce travail sont impressionnantes. »

Dans le domaine des sciences de la vie, Demis Hassabis et John Jumper sont les leaders à l'origine d'AlphaFold 2, le système d'IA qui a résolu en majeure partie le problème de prédiction de la structure des protéines, l'un des plus grands défis en biologie. Les protéines sont les nanomachines qui font fonctionner les cellules, et la prévision de leur structure en 3D à partir de la séquence de leurs acides aminés est essentielle pour comprendre le fonctionnement de la vie. Avec leur équipe de DeepMind, Demis Hassabis et John Jumper ont conçu et construit un système d'apprentissage profond qui modélise avec précision et rapidité la structure des protéines. AlphaFold a déjà eu une influence révolutionnaire dans les sciences de la vie. En effet, cet été, DeepMind a téléchargé dans une base de données publique les structures de 200 millions de protéines, soit presque toutes les protéines connues à ce jour de l'arbre de vie. Le programme réduit considérablement le temps que les scientifiques consacrent habituellement au processus de détermination de la structure protéique en le faisant passer de mois ou d'années à quelques heures ou quelques minutes. Le logiciel est extrêmement prometteur quant aux bénéfices futurs, notamment en ce qui a trait à la mise au point de médicaments, à la biologie synthétique et aux nanomatériaux. Il ouvre aussi la voie d'une compréhension fondamentale des processus cellulaires. Une courte vidéo sur leurs réalisations se trouve ici.

Un autre prix des sciences de la vie est consacré à la découverte d'un nouveau processus cellulaire. Jusqu'à récemment, on pensait que la majeure partie de l'activité intracellulaire se faisait dans les organites, une sorte de sous-unités spécialisées entourées de membranes. Mais Anthony Hyman et Clifford Brangwynne ont découvert un tout nouveau principe physique qui concentre les interactions cellulaires entre les protéines et les autres biomolécules, en l'absence de membranes. Ils ont décrit des gouttelettes dynamiques de type liquide qui se forment rapidement par séparation en phases, semblables aux gouttelettes d'huile qui se forment dans l'eau, produisant des structures temporaires protégées de la tourmente moléculaire de l'intérieur des cellules aqueuses. Depuis leur découverte, les deux chercheurs ainsi que d'autres scientifiques ont démontré que ces condensats liquides sans membranes jouent un rôle dans de nombreux processus cellulaires, y compris dans la signalisation, la division, la structure imbriquée des nucléoles dans le noyau cellulaire et la séquence régulatrice de l'ADN. Leur découverte représente une avancée fondamentale dans notre compréhension de l'organisation cellulaire et est susceptible de déboucher sur de futures applications cliniques, notamment pour les maladies neurodégénératives telles que la SLA. Une courte vidéo sur leurs réalisations se trouve ici.

Une autre maladie neurodégénérative, la narcolepsie, était peu connue avant qu'Emmanuel Mignot et Masashi Yanagisawa, qui dirigeaient des laboratoires distincts et poursuivaient différents programmes de recherche, fassent converger leurs efforts pour mener à une nouvelle compréhension de ses causes. Ils ont démontré que la protéine orexine (aussi appelée hypocrétine), qui régule habituellement l'éveil, se trouve au coeur de la maladie. Chez certains animaux, comme les chiens, la narcolepsie est causée par une mutation affectant le neurorécepteur auquel l'orexine se fixe. Chez les humains, la maladie est déclenchée quand le système immunitaire attaque les cellules qui produisent l'orexine (probablement en la « confondant » avec une particule virale). Les découvertes d'Emmanuel Mignot et de Masashi Yanagisawa ont abouti à la mise au point de traitements qui ont permis de soulager les symptômes de la narcolepsie et de concevoir des médicaments soporifiques. Leurs travaux ont révélé que la narcolepsie est une maladie neurodégénérative d'origine auto-immune. Les deux chercheurs soulèvent la possibilité que d'autres maladies neurodégénératives soient causées par la perte sélective de neurones. Ils ont également mis en lumière un mécanisme central régissant le sommeil et le réveil, un segment de la science comportementale qui présente encore de nombreux mystères. Une courte vidéo sur leurs réalisations se trouve ici.

En mathématiques, les intuitions et algorithmes de Daniel A. Spielman ont joué un rôle significatif non seulement dans ce domaine, mais aussi pour s'attaquer à des problèmes d'ordre pratique dans l'informatique, le traitement des signaux, l'ingénierie et même la conception d'essais cliniques. Entre autres résultats, lui et ses collaborateurs ont résolu le Problème de Kadison-Singer, qui est apparu en mécanique quantique, mais qui s'est avéré être l'équivalent de problèmes majeurs non résolus dans de nombreux domaines mathématiques - de l'algèbre linéaire (l'étude d'équations comportant des vecteurs et des matrices) à la géométrie dimensionnelle, à l'optimisation combinatoire (par exemple, les versions du problème du voyageur de commerce) et aux mathématiques du traitement du signal. Une courte vidéo sur ses réalisations se trouve  ici.

Dans le domaine de la physique fondamentale, le prix est décerné à quatre pionniers dans le domaine de l'information quantique.

Grâce à leur protocole BB84, Charles H. Bennett et Gilles Brassard, s'appuyant sur l'idée féconde, mais peu pratique de l'argent quantique de Stephen Wiesner, ont lancé la cryptographie quantique en concevant une façon pratique d'envoyer des messages secrets entre des utilisateurs qui ne partagent pas d'information secrète au départ. Contrairement aux méthodes couramment utilisées dans le commerce électronique, elle ne peut pas être compromise même par un dispositif d'écoute électronique doté d'une puissance de calcul illimitée. La découverte de la téléportation quantique qu'ils ont faite avec des collaborateurs en 1993 a démontré que l'intrication est une ressource quantifiable utile même si elle n'a pas de capacité de communication propre, ce qui a permis de lancer la nouvelle science du traitement de l'information quantique.

David Deutsch a jeté les bases de l'informatique quantique. Il a défini la version quantique d'une machine de Turing, un ordinateur quantique universel, et a prouvé qu'elle pouvait simuler avec une précision arbitraire tout système physique obéissant aux lois de la mécanique quantique. Il a démontré qu'un tel ordinateur est l'équivalent d'un réseau de portes quantiques étonnamment peu nombreuses, des portes logiques qui exploitent les phénomènes quantiques d'intrication et de superposition de nombreux états à la fois. Et il a conçu le premier algorithme quantique qui peut effectuer un calcul plus rapidement que le meilleur algorithme classique équivalent.

Peter Shor a ensuite inventé le premier algorithme informatique quantique qui était clairement utile. L'algorithme de Peter Shor permet de trouver les facteurs de grands nombres de façon exponentielle plus rapidement que ce que l'on croyait possible par les algorithmes classiques. Il a également conçu des techniques de correction des erreurs dans les ordinateurs quantiques, un exploit beaucoup plus difficile à accomplir que pour les ordinateurs classiques, où la simple redondance suffit. Ces idées n'ont pas seulement ouvert la voie au développement rapide des ordinateurs quantiques d'aujourd'hui, mais elles nous mènent également aux limites de la physique fondamentale, en particulier dans l'étude de la métrologie - la science de la mesure - et de la gravité quantique.

Une courte vidéo sur les réalisations des physiciens est disponible ici.

Outre les principaux prix, six prix New Horizons, d'une valeur de 100 000 dollars chacun, ont été distribués à 11 scientifiques en début de carrière et à des mathématiciens qui ont déjà connu un retentissement important dans leur domaine. De plus, trois prix Maryam Mirzakhani New Frontiers, d'une valeur de 50 000 $ chacun, ont été décernés à des mathématiciennes qui ont récemment terminé leur doctorat et dont les travaux ont donné des résultats importants.

Les prix Breakthrough sont les prix les plus importants du domaine scientifique à l'échelle mondiale. Chacun des cinq prix principaux s'élève à 3 millions de dollars, et l'ajout des prix de début de carrière porte le total des prix de cette année à 15,75 millions de dollars.

La liste complète des lauréats de 2023 est présentée ci-dessous.

Breakthrough Prize in Life Sciences 2023

Clifford P. Brangwynnee 

Université de Princeton, Institut médical Howard Hughes et Laboratoire de biologie marine

Anthony A. Hyman 

Institut Max-Planck de biologie cellulaire moléculaire et génétique

Pour la découverte d'un mécanisme fondamental d'organisation cellulaire médié par la séparation de phase des protéines et de l'ARN en gouttelettes liquides sans membrane.

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Demis Hassabis

DeepMind

John Jumper

DeepMind

Pour la découverte d'une méthode d'apprentissage profond de l'IA qui prédit rapidement et précisément la structure tridimensionnelle des protéines à partir de leur séquence d'acides aminés.

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Emmanuel Mignot 

École de médecine de l'Université Stanford

Masashi Yanagisawa

Université de Tsukuba

Pour avoir découvert que la narcolepsie est causée par la perte d'une petite population de cellules cérébrales qui produisent une substance favorisant le réveil, une découverte qui ouvre la voie au développement de nouveaux traitements pour les troubles du sommeil.

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Breakthrough Prize in Fundamental Physics 2023

Charles H. Bennett 

IBM Thomas J. Watson Research Center

Gilles Brassard 

Université de Montréal

David Deutsch 

Université d'Oxford

Peter W. Shor 

MIT

Pour leurs travaux fondamentaux dans le domaine de l'information quantique.

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Breakthrough Prize in Mathematics 2023

Daniel A. Spielman

Université Yale

Pour des contributions révolutionnaires à l'informatique théorique et aux mathématiques, dont la théorie spectrale des graphes, le problème de Kadison-Singer, l'algèbre linéaire numérique, l'optimisation et la théorie des codes.

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Prix New Horizons in Physics 2023

David Simmons-Duffin 

Caltech

Pour le développement de techniques analytiques et numériques permettant d'étudier les théories conformes des champs, y compris celles décrivant le point critique de la vapeur liquide et la transition de phase superfluide.

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Anna Grassellino 

Fermilab

Pour la découverte d'importantes améliorations du rendement de chambres à radiofréquence supraconductrice au niobium, avec des applications allant de la physique des accélérateurs aux dispositifs quantiques.

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Hannes Bernien 

Université de Chicago

Manuel Endres 

Caltech 

Adam M. Kaufman 

JILA, Institut national des normes et de la technologie et Université du Colorado

Kang-Kuen Ni 

Université Harvard

Hannes Pichler 

Université d'Innsbruck et Académie autrichienne des sciences

Jeff Thompson 

Université de Princeton

Pour le développement de réseaux de pinces optiques pour réaliser le contrôle d'atomes  individuels pour des applications en science de l'information quantique, en métrologie et en physique moléculaire.

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Prix New Horizons in Mathematics 2023

Ana Caraiani 

Imperial College London et Université de Bonn

Pour diverses contributions à portée transformatrice au programme de Langlands, et en particulier pour le travail avec Peter Scholze sur la carte de la période Hodge-Tate pour les variétés de Shimura et leurs applications.

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Ronen Eldan 

Institut Weizmann des Sciences et Microsoft Research

Pour la création de la méthode de localisation stochastique, qui a conduit à des progrès significatifs dans plusieurs problèmes ouverts de la géométrie dimensionnelle et de la probabilité, y compris le problème de coupe de Jean Bourgain et la conjecture KLS. 

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James Maynard

Université d'Oxford et l'Institut d'étude avancée

Pour les contributions multiples à la théorie analytique des nombres, et en particulier à la distribution des nombres premiers.

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Prix Maryam Mirzakhani New Frontiers 2023

Maggie Miller 

Université Stanford et Institut de mathématiques Clay

(Ph. D. de l'Université de Princeton, 2020)

Pour son travail sur des noeuds fibrés de ruban et des surfaces elliptiques d'ensembles en quatre dimensions.

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Jinyoung Park 

Université Stanford

(Ph. D. de l'Université Rutgers 2020)

Pour les contributions à la résolution de plusieurs conjectures majeures sur les processus de seuils et de sélection. 

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Vera Traub 

Université de Bonn

(Ph. D. de l'Université de Bonn 2020)

Pour les progrès effectués en matière de résultats d'approximation, sur les problèmes classiques d'optimisation combinatoire, y compris le problème du voyageur de commerce, et sur la conception du réseau.

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À propos des prix Breakthrough

Pour la onzième année, les prix Breakthrough, connu sous le nom de « Oscars de la science », récompensent les meilleurs scientifiques du monde. Chaque prix, d'une valeur de trois millions de dollars, est décerné dans les domaines des sciences de la vie, de la physique fondamentale et des mathématiques. En outre, jusqu'à trois prix New Horizons en physique, jusqu'à trois prix New Horizons en mathématiques et jusqu'à trois prix Maryam Mirzakhani New Frontiers sont remis chaque année à des chercheurs et chercheuses en début de carrière. Les lauréats assistent à une cérémonie de remise de prix conçue pour honorer leurs réalisations et inspirer la prochaine génération de scientifiques. Dans le cadre de la cérémonie, ils participent également à un programme de conférences et de discussions.

Les prix Breakthrough ont été créés par Sergey Brin, Priscilla Chan et Mark Zuckerberg, Julia et Yuri Milner et Anne Wojcicki et ont été parrainés par des fondations qu'ils ont créées. Des comités de sélection composés d'anciens lauréats de prix Breakthrough dans chaque domaine choisissent les gagnants. Des informations sur les prix Breakthrough sont disponibles à l'adresse breakthroughprize.org.

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SOURCE The Breakthrough Prize