Quand l’innovation naît de la Science

Le point de vue défendu ici concerne une forme particulière d’innovation qui prend sa source dans la science ou plus exactement dans les connaissances et les résultats obtenus grâce à l’activité scientifique dite amont, parfois baptisée du nom de basic sciences. On se propose d’établir combien cette forme d’innovation est spécifique et obéit à un processus spécifique lui-aussi. Au travers d’exemples issus de l’ONERA, d’un court historique du soutien public à la science fondamentale, enfin d’une rapide analyse des dispositifs de soutien actuels en France, nous tenterons de montrer que, pour susciter cette classe d’innovation, qui a profondément changé nos vies depuis un siècle et demi, il est nécessaire de faire évoluer les formes et les critères du soutien à celle-ci. Et essentiellement de découpler ce dernier de perspectives économiques à court terme et de la dominance  des études de marché ou du minimum viable product, essentiels pour d’autres types d’innovation, mais trop souvent exclusifs dans les analyses de risque qui président à l’attribution des aides.
 
 
Science et innovation : une tension constante
 
L’innovation, en Europe, mais pas uniquement, a tendance à être limitée à une définition en termes de marché, associée à une temporalité rapide. Une innovation serait ainsi exclusivement une nouvelle manière de créer de la valeur : sans validation par le marché (au sens large), l’innovation n’existerait pas 1. À l’inverse la science fondamentale, on peut préférer le terme anglo-saxon de basic sciences, est souvent défendue comme n’étant assujettie à aucune exigence de débouchés même à moyen terme et dédiée exclusivement à l’acquisition de connaissances et au développement d’une compréhension de de l’Homme et du monde qui l’entoure. L’innovation qui en découle serait alors le fruit d’un hasard ou d’une bienveillante sérendipité, considérée comme suffisante pour répondre au besoin sociétal de progrès au quotidien, même si ce besoin reste discutable quant à ses formes les plus consuméristes. Cependant, une enquête très récente 2 montre que, pour 80% des Français interrogés, le progrès c’est d’abord Inventer de nouvelles choses (nouveaux produits, nouvelles solutions), alors que pour les 20% restants il permet de Faire autrement avec ce qui existe déjà. La science elle-même est qualifiée d’innovante dans 95% des réponses, et elle permet de développer de nouvelles technologies utiles (pour les Français) à 89%, avec seulement 3% de sondés qui s’estiment à l’inverse pas du tout d’accord.
 
Un rapide retour historique sur les formes de financement étatique de la recherche depuis le milieu du 19e siècle illustre parfaitement le balancement entre exigence d’applications bien identifiables et nécessité de soutien à une recherche « désintéressée » parce que débarrassée de subordination à toute forme de rentabilité. L’argument de souveraineté, voire de domination, des états par la science est lui aussi une constante depuis près de deux siècles partout dans le monde et s’y ajoutent plus récemment des aspects de compétition, voire de domination, économique.
 
L’impact des innovations sur la société et leur processus ont fait l’objet d’une multitude de travaux d’économistes qui ont forgé des concepts démontrant le rôle essentiel de l’innovation, comme les cycles de Kondratiev (1926), la destruction créatrice de Schumpeter (1942) ou encore le résidu de Solow (1957), ce dernier identifiant la part de croissance économique qui lui est spécifiquement due. La quasi-totalité des études ignore cependant la forme d’innovation issue de la science qui va directement nous intéresser ici.
 
 
Une forme particulière d’innovation ?
 
En adoptant le point de vue de la source même des innovations, on peut proposer la classification suivante.
 
Dans le premier cas (type I), l’innovation introduit de nouveaux usages en puisant dans des technologies existantes, même s’il faut parfois les adapter. Les indicateurs de succès sont directement liés au développement d’un marché, à l’adoption par les usagers au détriment d’anciens usages, destinés à disparaitre. Les innovateurs peuvent être des particuliers, la temporalité est courte, et le financement du développement est en général privé. L’adjonction de capacités de vidéo et de photo sur les smartphones en est probablement l’illustration la plus typique pour notre vie quotidienne avec la disparition d’usages comme la numérisation de document et sa transmission différée ou l’apparition de nouveaux usages comme le pense-bête en images (numéros de place de parking, références de produits en magasin, états des lieux avant travaux, etc.).
 
Dans le deuxième cas (type II), l’innovation se base également sur des technologies existantes, mais celles-ci sont en général maitrisées par un industriel ou une entreprise. Il s’agit là, avec une temporalité plus grande, plus de progrès technologique que d’innovation radicale même si se manifestent des ruptures justifiant son caractère innovant. Les innovations proviennent ici d’équipes et l’objectif est de faire mieux, plus vite, souvent plus compact et toujours moins cher. L’industrie des microprocesseurs du calcul à haute performance nous en offre un exemple avec l’apparition de multi-cœurs qui ont permis de dépasser les limites physiques de l’augmentation de fréquence d’horloge des processeurs.
Le troisième type d’innovation, qui nous occupe plus particulièrement ici, trouve sa source dans le développement des connaissances et des outils scientifiques. La vérification de faisabilité, la démonstration et le prototypage, voire le début d’industrialisation dans des marchés de niche, sont autant de facteurs ou d’indicateurs de succès mais exigent une temporalité beaucoup plus grande en général que pour les deux premiers types d’innovation. On peut véritablement parler ici de nouvelles technologies et la notion de niveau de maturité technologique (TRL ou Technology Readiness Level) prend tout son sens.
 
L’exemple le plus traditionnellement cité est celui du scanner médical, plus précisément de la tomo-densitométrie axiale numérique, pour laquelle l’approche théorique et l’algorithmique de traitement auraient été rendues immédiatement disponibles, dès l’instrument conçu, grâce aux travaux de recherche fondamentale du mathématicien autrichien Johann Radon, auteur en 1917 de la transformation qui porte son nom. La réalité est un peu différente et indique les éléments qui favorisent l’émergence de ce type d’innovation. Nous y reviendrons en guise de conclusion.
 
 
Le prix Nobel de Médecine 1979 Godfrey Hounsfield & Allan Cormack pour le développement de la tomographie assistée par ordinateur
Directeur de l’Institut de physique de l’Université Tufts aux  USA, Cormack a été le premier à formuler en 1964 le problème mathématique de reconstruction d’une image bidimensionnelle à partir de l’atténuation des rayons X le long de trajets rectilignes. Il réalise bien après la publication de son article fondateur que ses travaux sont en fait l’écho de la transformation de Radon publiée en allemand dans un obscur journal.
Hounsfield, employé aux Central Research Laboratories d’EMI en Angleterre, construit le premier tomodensitomètre en utilisant un algorithme (ART) indépendant de celui de Cormack et le brevète en 1968.
Cormack et Hounsfield ne se sont rencontrés qu’à la cérémonie de remise du prix Nobel en 1979.
 
 
Il n’en demeure pas moins qu’une fois la théorie de la transformation de Radon identifiée, et surtout de sa transformation inverse, l’assise théorique de la tomodensitométrie a non seulement été fermement établie (identifiabilité de la densité par exemple), mais a également donné lieu à des développements nouveaux et extrêmement rapides (nouveaux algorithmes, autres technologies d’illumination, etc.). Il n’est pas non plus question de nier l’intérêt de recherches amont dont les retombées applicatives ne sont pas explicites, voire revendiquées, comme l’illustrent les travaux de David Hilbert sur les espaces qui portent son nom ou sur la théorie spectrale, deux constructions conceptuelles qui se sont avérées prolifiques et fécondes pour les applications. David Hilbert déclarait à propos de la seconde 3 : 
I was developing my theory of infinitely many variables having in mind merely mathematical interests, and even called it « spectral analysis », without any idea that it would later find applications in the real spectra of physics.
 
Le quadrant de Pasteur est une autre représentation des relations entre l’innovation et la science ; il met en évidence l’importance relative de la recherche de la connaissance ou de la production d’applications dans l’activité de recherche. Chaque quadrant est incarné par un scientifique du 20e siècle. 
 
On peut y placer aisément les trois types d’innovation proposés, l’innovation issue de la science (type III) occupant le quadrant de Pasteur.
 
 
Une petite histoire du financement des Basic Sciences
 
Si le soutien de la science fondamentale par l’État peut paraître aujourd’hui naturel en France (bien que jamais suffisant), les dispositifs et même la politique générale des différents gouvernements dans le monde a pu varier assez largement à la fois géographiquement et dans le temps. L’organisation de la recherche s’est en effet partout appuyée d’abord et majoritairement sur les laboratoires des universités 5, considérées comme autonomes sur ce domaine.
 
En France au début du 20e siècle, les conditions de travail notamment à l’École normale supérieure dans le laboratoire de Pierre et Marie Curie, donnent une image très négative de la science française. Le mathématicien Emile Borel, également député de l’Aveyron, propose et obtient en 1925 de prélever un sou (5 centimes) sur la taxe d’apprentissage afin de financer les laboratoires de recherche. En 1934, la taxe Borel représente la part principale du petit budget de la recherche française (40 MF, qui financent également les collections du Muséum national d’histoire naturelle par exemple). En effet, sur les 13,6 millions consacrés à la recherche proprement dite, le Sou des Laboratoires atteint 7,3 millions, soit vingt-quatre fois plus que pour la petite Caisse de recherches scientifiques qui vivote alors depuis le début du siècle. Dans cette dynamique, la caisse nationale de la recherche scientifique (la CNRS) est créée en 1935. Cependant la logique exclusive de caisse de financement, on dirait agence de moyens aujourd’hui, est abandonnée en 1938 au profit de la création d’un centre de recherche scientifique appliquée. Doté de ressources propres, le CNRSA est destiné à pallier les graves insuffisances de l’Office national des recherches scientifiques et industrielles et des inventions (ONRSI). Un an plus tard ce centre est lui-même absorbé par la création du Centre national de la recherche scientifique 6, tel que nous le connaissons maintenant. Il est important de remarquer que les attendus du décret de création d’octobre 1939 précisent qu’il s’agit « d’effectuer des recherches à la demande des pouvoirs publics » mais aussi et prioritairement de « coordonner l’activité des laboratoires en vue de tirer un rendement plus élevé de la recherche scientifique ».
 
Le débat entre recherche fondamentale et applications reste actif comme l’illustre la déclaration de George Tessier, successeur de Fréderic Joliot à la tête du CNRS, en 1946 : Un reproche souvent fait aux scientifiques français est d’avoir résolument ignoré la science appliquée, mais il ne faudrait pas que, tombant d’un excès dans l’autre, on sacrifie au bénéfice de la recherche technique la recherche pure qui elle seule prépare l’avenir ! Il faut sans aucun doute développer la recherche technique redoutablement déficiente chez nous, mais il ne faut pas que son développement ait priorité sur celui de la recherche scientifique. Il ne faut pas enfin, que le contrôle nécessaire de ces activités de recherche soit abandonné aux financiers ou aux économistes.
 
Dès le début des années quarante, les grands ministères techniques ont souhaité se doter de leurs propres moyens de recherche, en opposition au CNRS. Ainsi naissent l’Institut national d’hygiène, qui deviendra l’INSERM, l’Office de recherches scientifiques, futur ORSTOM, l’Institut de recherches sidérurgiques (IRSID) et l’Institut français des pétroles (IFP), enfin le CNET pour les télécommunications, premier organisme scientifique à statut interministériel. Après la libération, c’est au tour de l’ONERA, création cependant concertée avec le CNRS, de l’Institut national de la recherche agronomique (INRA), enfin du CEA.
 
Si beaucoup d’initiatives de soutien, ou de demandes des États envers les scientifiques, sont nées après les conflits armés, avec la volonté de combler des écarts scientifiques et techniques perçus durant la confrontation, tant vis-à-vis de l’ennemi que de l’allié d’ailleurs et à cet égard la création de l’ONERA en France est une illustration frappante, le souci de mobiliser la science en temps de paix n’est pas absent des réflexions politiques. Ainsi en 1920, le ministre de l’industrie et du commerce Étienne Clémentel déclare que : la science [devrait] jouer dans les luttes économiques du temps de paix le même rôle prépondérant qu’elle [venait de jouer] pendant la guerre... », c’est-à-dire, « assurer une liaison efficace entre les laboratoires et les usines en vue de dresser des programmes de recherches d’intérêt public.
De façon moins délibérément marquée par les motivations économiques mais avec des conséquences majeures aux États-Unis, on retrouve cette vision lorsque, dès novembre 1944, le président Franklin Roosevelt demande à Vannevar Bush, alors directeur du bureau de la recherche scientifique et du développement en temps de guerre (OSRD), un rapport sur la science en temps de paix sur la base de quatre questions 7. Bush, bien que titulaire d’un PhD prestigieux (MIT et Harvard) se vit avant tout comme un ingénieur 8.
 
 
There is no reason why the lessons to be found [during the war] cannot be profitably employed in times of peace. [it] should be used in the days of peace ahead for the improvement of the national health, the creation of new enterprises bringing new jobs, and the betterment of the national standard of living.
I would like to have your recommendations on four major points:
First: What can be done, consistent with military security, …, to make known to the world as soon as possible the contributions which have been made during our war effort to scientific knowledge?
Second: With particular reference to the war of science against disease, what can be done now to organize a program for continuing in the future the work which has been done in medicine and related sciences?
Third: What can the Government do now and in the future to aid research activities by public and private organizations? The proper roles of public and of private research, and their interrelation, should be carefully considered.
Fourth: Can an effective program be proposed for discovering and developing scientific talent in American youth so that the continuing future of scientific research in this country may be assured on a level comparable to what has been done during the war?
 
 
Le rapport de Vannevar Bush, SCIENCE, the endless frontier, parait en juillet 1945, après la mort de son commanditaire le 15 avril ; il donnera naissance à la National Science Foundation (NSF) qui financera de nombreuses thématiques scientifiques aux Etats-Unis, et aura une influence profonde sur les politiques scientifiques nationales dans le monde. Sa création sera accompagnée d’un principe de gouvernance indépendant du pouvoir politique incarné dans le National Science Board, exprimant sa conviction que « freedom of research must be preserved ».
 
En 1960, l’OCDE définit et classifie la recherche en trois catégories, Basic research – Applied research – Experimental development, et en 1970 parait en Europe le Manuel de Frascati, référence méthodologique internationale pour les études statistiques des activités de recherche. C’est dans le même esprit que le programme H2020 de 2014, issu de processus de Ljubljana et de la création de l’espace européen de la recherche, est structuré en trois piliers Excellence scientifique – Primauté industrielle – Défis sociétaux et que naît l’European Research Council (ERC) dédié exclusivement au financement d’une recherche à la frontière de la connaissance.
 
Ce développement et cette structuration du soutien des états à la science est cependant loin de faire l’unanimité 9. En 1967, Ronald Reagan alors gouverneur de Californie réduit de 64 M$ le budget des universités de cet état au motif que : Funding intellectual curiosity is unnecessary. Une position dont on peut retrouver l’écho dans un livre blanc sur les sciences et technologies paru au Royaume-Uni en 1993 dans lequel on peut lire : The Government does not believe that it is good enough to trust to the automatic emergence of applicable results (from basic research) which the industry uses. La conception que la science en elle-même ne conduit pas naturellement à des découvertes, des ruptures ou des innovations utiles et que c’est à d’autres mécanismes et d’autres individus au sein de la société qu’il faut attribuer les succès pratiques de la science, continue d’avoir ses apologistes. C’est le cas par exemple de Matt Ridley dans l’essai the Myth of basic science, paru dans le Wall Street Journal en octobre 2015 ou de critiques du modèle linéaire de Vannevar Bush estimant que l’admiration qui lui est portée par les milieux scientifiques américains repose de fait sur une ignorance de l’échec de ses recommandations à Roosevelt en 1945 10.
 
Pour revenir en France et dans la juste après-guerre, la création de l’ONERA s’inscrit très exactement dans la triple perspective de l’appui à l’industrie, de lien avec la science et d’ambition de souveraineté retrouvée. Le ministre de l’air Charles Tillon déclare en 1945 11 lors de la création de la société d’étude et de recherche aéronautiques, qui deviendra rapidement l’O.N.E.R.A : Jusqu’à présent en France, on avait un peu oublié le rapport étroit qui doit lier la recherche scientifique et la technique. Or c’est dans les pays où la science pure est la plus développée que les constructions diverses sont les plus originales et les plus profitables à tous. Notre société nationale d’études et de recherche se propose de donner aux chercheurs les moyens matériels puissants qui leur sont nécessaires et d’associer, pour le bien du pays, la science pure à la recherche industrielle.
 
Aujourd’hui et dans leurs acceptions générales, Recherche et Innovation sont financées en France par des agences différentes : ANR d’un côté et BPI de l’autre. Les régions et les départements (dans une moindre mesure actuellement), financent également la recherche et l’innovation. Selon le MESRI, de 2015 à 2017, les collectivités territoriales ont affecté en moyenne 1,12 milliard d’euros par an aux opérations de recherche et transfert de technologie (R&T). Cet agrégat recouvre l’ensemble des financements ayant contribué à développer les activités de recherche et développement des universités et des organismes publics, à soutenir l’innovation et la recherche dans les entreprises, à favoriser les transferts de technologie, à promouvoir les résultats de la recherche et à développer la culture scientifique et technique 12. Une grande partie des financements français reste cependant confiée de façon collégiale à l’Union européenne, avec une contribution annuelle de la France de l’ordre de 6 milliards d’euros, un taux de retour de 0,7 13.
 
 
Quelques exemples à l’ONERA
 
Par ses missions et la structure des compétences développées depuis sa création, l’ONERA a pu faire naitre des innovations de type III. Nous en donnons ici quelques exemples.
 
Nouveau moyen de vision nocturne
 
En 1868 Anders Jonas Ångström, un des fondateurs de la spectroscopie ayant catalogué des raies de Fraunhofer du Soleil, fait paraitre un ouvrage en français 14 sur le spectre solaire et met en évidence le rayonnement nigthglow ou airglow, mais il faut attendre la fin des années vingt pour que ce phénomène soit différencié des aurores boréales. Le nightglow 15 provient de la recombinaison des molécules d’oxygène, dissociées pendant la journée par le rayonnement ultraviolet émis par le soleil. La recombinaison avec d’autres éléments et particulièrement la formation du radical libre hydroxyle OH° provoque à son tour par chimioluminescence un rayonnement dans le proche infra-rouge. Ce rayonnement est variable dans le temps et dans l’espace au cours de la nuit, du fait des temps de réactions chimiques et de la disponibilité des éléments chimiques ; sa source est localisée à environ 85 km d’altitude. Ces rayonnements sont étudiés par les observatoires astronomiques essentiellement pour pouvoir en soustraire le spectre « polluant » les observations.
 
Dans le cadre d’une action financée par la DGA, les ingénieurs-chercheurs de l’ONERA ont étudié la possibilité d’exploiter ce rayonnement pour produire de nouvelles possibilités de vision nocturne exploitant sa réflexion par les objets ou les corps animés. L’existence d’un rayonnement comme le nigthglow permettait d’espérer disposer d’une nouvelle capacité d’observation nocturne en extérieur alors qu’aucun éclairage naturel n’était présent (nuit sans lune, ciel nuageux, jusqu’au niveau 5). Il a cependant fallu comprendre et caractériser finement ce rayonnement et estimer son intensité, à la fois à la surface du globe et tout au long de la nuit, pour s’assurer que les conditions d’une captation d’image étaient réunies. Puis construire un matériel, adapté à une longueur d’onde bien précise, suffisamment léger et maniable pour que des applications pussent être envisagées. Ces résultats sont désormais acquis et de manière réciproque l’examen des perturbations de la zone émettrice pourrait permettre de signer des activités au sol, qu’elles soient d’origine anthropique ou non.
 
Réduction du bruit des rotors d’hélicoptères
 
Dès 1994, la recherche d’un design de pale d’hélicoptère acoustiquement optimisée, sans dégradation de performances a fait l’objet d’un contrat DGA baptisé ERATO. L’idée est de revenir au mécanisme à la base de la source du bruit(mais aussi des efforts sur les pales et sur l’aérodynamique d’ensemble) : l’interaction pale-vortex (Blade Vortex Interaction ou BVI) et tout particulièrement l’interaction entre une pale et les tourbillons engendrés par celle qui la précède. Depuis les années 70, la compréhension du phénomène s’était considérablement affinée mais les solutions de traitement du problème d’interaction par modification de la géométrie des extrémités de pales s’avéraient décevantes, non pas en terme de réduction de bruit mais sur le plan de l’efficacité aérodynamique globale du rotor. De nombreux centres de recherche, dont l’ONERA, se tournaient dans les années 90 vers le contrôle actif du rotor ou des pales (commande de pas (HHC), commande individuelle des pales (IBC) et les concepts de commande intelligente du rotor 16. Le retour aux fondamentaux de l’interaction pale-vortex et l’idée de se départir des géométries rectilignes des pales constitue bien avec la proposition du design Erato une innovation de type III, distincte des approches privilégiées jusqu’ici que l’on peut classer dans le type II. L’idée novatrice est d’introduire une singularité angulaire dans le dessin de la pale afin que le coin induise un tourbillon plus complexe et moins concentré par rapport au cas d’une lame droite, ce dessin étant par ailleurs optimisé pour assurer une excellente efficacité aérodynamique 17.
 
Une validation de l’idée est alors conduite aussi bien sur des modèles numériques, qu’en soufflerie avec le DLR, puis en 2001, un brevet est déposé avec Eurocopter.Les essais en vol de 2010 confirment les performances acoustiques (de l’ordre de 4 dB) et l’absence de dégradation des performances aérodynamiques, conduisant Airbus à la pale Blue Edge™, et à l’équipement avec celle-ci du modèle H160.
 
Désormais, ce concept devrait être poussé plus loin pour devenir adaptatif à l’aide de surfaces mobiles couplées à des actionneurs piézoélectriques, …c’est-à-dire en revenant à l’approche par contrôle, mais sur des concepts géométriques nouveaux.
 
Ce concept a été repris et adapté 18 pour des objectifs similaires pour le premier étage d’un CROR (Counter Rotative Open Rotor) avec le dépôt d’un brevet ONERA-Safran.
 
Lidar pour la détection de gaz à distance
 
Peu de temps après l’invention du laser, la découverte des propriétés non linéaires de nombreux matériaux (cristaux essentiellement) permettant l’interaction de la lumière avec la lumière 19, a conduit à s’intéresser à la conversion de longueurs d’onde (génération d’harmoniques, fluorescence paramétrique) ou aux effets de variation d’indices entraînant l’auto-focalisation ou l’auto-défocalisation d’un faisceau. Ainsi sont nées les sources paramétriques optiques qui permettent d’engendrer efficacement un rayonnement cohérent à une nouvelle fréquence à partir d’un faisceau laser incident. Cette conversion de fréquence permet de couvrir des gammes spectrales mal ou non couvertes par émission laser directe.
 
Si les principes de conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement des photons fixent des conditions aux conversions possibles (la fréquence du faisceau de pompe est la somme de la fréquence de signal ωs et de la fréquence complémentaire ωc ), ils ne déterminent pas pour autant totalement les deux fréquences produites. Il est alors possible d’accorder l’oscillateur (OPO ou Oscillateur Paramétrique Optique) mais surtout d’augmenter le facteur de conversion par la multiplication des passages dans le cristal par résonnance pour obtenir les fréquences souhaitées pour une application donnée. Dans la gamme infrarouge, l’ONERA a mis au point et breveté un procédé particulièrement efficace énergétiquement en insérant un cristal non linéaire dans un résonateur optique à double cavité pour filtrer finement, par effet Vernier 20, et ainsi sélectionner la paire de longueurs d’onde émises. L’ONERA s’est d’abord focalisé sur le développement de techniques de spectroscopie non linéaire pour la caractérisation des écoulements réactifs de la combustion ou non réactifs en soufflerie.
 
L’innovation de type III prend ici sa source dans l’étude de la rétrodiffusion d’aérosols atmosphériques et de molécules excités par leur éclairage à distance par une lidar basé sur un OPO à fréquence bien précise et basée sur la signature de ces gaz, afin de les télédétecter 21. Des partenariats de transfert avec diverses sociétés ont conduit à la commercialisation de systèmes de caméras hyperspectrales dédiées à des applications de défense et d’analyse environnementale.
 
Imagerie et traitements ophtalmiques via l’optique adaptative
 
L’observation astronomique depuis le sol se trouve confrontée depuis ses débuts il y a plusieurs siècles à la turbulence atmosphérique qui impose une limite sévère à la résolution angulaire qu’il est possible d’obtenir avec les télescopes au sol, indépendamment de leur ouverture.
 
En 1953, nait l’idée de corriger les aberrations de turbulence atmosphérique en temps réel, mais ce n’est que vers la fin des années 70 que les premières mises en œuvre apparaissent. L’ONERA s’y intéresse à partir de cette date et propose vers la fin des années 80 un système complet basé sur de nombreux brevets. Depuis les équipes de l’ONERA ont poursuivi les recherches et les développements, et ont mis au point des technologies présentes dans tous les grands télescopes et dans tous les projets de tels instruments. 
 
Par la précision de l’observation ainsi retrouvée, ces techniques ont permis de nombreuses découvertes en astronomie, tout dernièrement lors de la recherche d’exo-planètes 22. Ces avancées et ces innovations trouvent aujourd’hui également leur application et leur développement futur aussi bien dans les télécommunications optiques en espace libre (très haut débit entre satellites et la terre, liaison maritime) que pour des applications liées à l’arme laser. L’ensemble de ces innovations se place dans la catégorie II définie plus haut.
 
En revanche, les applications en ophtalmologie relèvent clairement de l’innovation de type III. En réalisant que la traversée des différentes couches de l’œil par une onde lumineuse est perturbée de manière similaire, pour les ophtalmoscopes ou les traitements par laser, l’ONERA et l’Hôpital des Quinze-Vingts à Paris ont tenté d’appliquer la correction optique adaptative aux aberrations oculaires. Des progrès spectaculaires ont ainsi été enregistrés tant dans l’imagerie de la rétine et de sa vascularisation (avec des résolutions dix fois supérieures aux techniques classiques), que dans le suivi des traitements ou dans les traitements eux-mêmes par laser comme la photocoagulation . 
 
 
Comment susciter et soutenir aujourd’hui l’innovation naissant de la science ?
 
Après ce bref aperçu historique des financements et de l’organisation de la science, après quelques exemples d’innovations nées de la science à l’ONERA et l’analyse de l’apparition du scanner médical, mais on pourrait en donner de nombreux autres, on peut tenter de tirer quelques enseignements. Le facteur commun à l’innovation de type III semble résider dans l’articulation entre trois acteurs. Un industriel tout d’abord qui croit aux potentialités d’une idée, s’y engage, mais admet qu’un laps de temps significatif est nécessaire avant qu’une application concrète ne se dessine et sans idée de diffusion autre que celle d’un marché de niche éventuel. Une équipe d’ingénieurs-chercheurs porteurs de l’idée initiale, bien insérée dans la communauté scientifique et spécialisée dans un domaine finalisé, qui en construit la faisabilité et la démonstration. Enfin des liens forts, pour cette équipe, avec la recherche académique amont pour y puiser les résultats et les connaissances mais aussi les « traduire » dans le contexte particulier de l’innovation développée.
 
Dès lors que l’on accepte cette hypothèse, on peut s’interroger sur les conditions favorisant, voire tout simplement permettant, l’émergence d’innovations de type III. La première question concerne évidemment les processus liés à la naissance de l’idée et à sa présentation à un industriel susceptible de s’y intéresser et parfois même de la faire évoluer. Il s’agit alors banalement de favoriser une culture de recherche exploratoire, d’innovation et d’acceptation de prise de risque dans les organismes de recherche appliquée, mais au-delà, de conserver un souci de culture et de curiosité scientifique, dans un contexte bien souvent contraint par les projets de court terme, plus incrémentaux mais à débouchés bien identifiés et plus certains.
 
La seconde question est celle du financement et du soutien public à ces démarches d’innovation. Force est de constater que malgré un effort extrêmement important consenti par les structures publiques en France (État et Régions, organismes dédiés), il n’existe pas vraiment de mécanismes ou d’enveloppes de financements adaptés aux spécificités de l’innovation de type III. Il est significatif que les études ou rapports sur les aides et investissements dans l’innovation sont pratiquement exclusivement centrés sur les innovations de type I et II, bien que non exprimés sous cette typologie 25. Le domaine récent des DeepTech n’échappe pas à cette constatation bien que les attendus laisseraient pourtant entrevoir un espoir puisque ce secteur veut rassembler des start-ups qui « proposent des produits ou des services sur la base d’innovations de rupture » (critère A dans le tableau ci-dessus). 
 
Tout comme pour les 13 sociétés d’accélération du transfert de technologies (SATT) dont le pilotage du programme national a été repris par BPI-France, l’ensemble des acteurs est centré sur le financement et la création de start-ups 26, et cherche à en analyser puis dépasser les freins organisationnels ou financiers, invariablement dans la perspective du développement d’un marché.
 
De même l’objectif du Conseil national de l’industrie, rénové en novembre 2017, s’inscrit-il dans une vision à l’aval de l’innovation issue de la science. Le Premier ministre déclare 27 ainsi : Parce que l’industrie est … source d’innovation, d’emploi, de souveraineté et de cohésion de nos territoires, nous avons engagé, une stratégie déterminée de reconquête industrielle autour du Conseil national de l’industrie et de ses 18 filières industrielles et fixe notamment quatre objectifs à l’action du CNI : Accélérer la transformation numérique de l’industrie ; Positionner, grâce à l’innovation, nos filières industrielles sur les marchés de demain ; Investir dans les compétences et accroître l’attractivité de l’industrie ; Accélérer la croissance des PME et ETI industrielles.
 
L’Agence nationale de la recherche 28 peut sembler l’organisme le plus adapté aux besoins de soutien à l’innovation de type III puisqu’elle a reçu la mission de : financer et promouvoir le développement des recherches fondamentales et finalisées, l’innovation technique et le transfert de technologies ainsi que le partenariat entre le secteur public et le secteur privé. Deux classes d’instruments qu’elle met en œuvre nous intéressent ici. D’abord, au sein de la composante Recherche et Innovation, l’appel à projet générique (AAPG annuel) finance des projets de recherche collaborative entre entités publiques et privées : pouvant présenter une ouverture vers le monde de l’entreprise (PRCE).
 
Cependant, les projets soutenus n’entrent pas véritablement dans la catégorie associée aux innovations de type III, d’une part du fait de leur trop courte durée, d’autre part car : ils visent à atteindre en commun des résultats de recherche qui seront profitables aux deux parties, en permettant aux laboratoires publics ou privés d’établissements de recherche … d’aborder de nouvelles questions de recherche…et en permettant aux entreprises d’accéder à la recherche publique de meilleur niveau afin d’améliorer à différents termes leur capacité d’innovation. Ils ne visent donc pas à la production collaborative de celle-ci.
 
La seconde composante de l’organisation des appels d’offre de l’ANR, l’Impact économique de la recherche et compétitivité (IERC) : a pour objet de stimuler le partenariat avec les entreprises et le transfert des résultats de la recherche publique vers le monde économique. Les actions proposées renforcent les coopérations et les partenariats et permettent la valorisation des résultats de la recherche. On y distingue :
  • Le programme Chaires industrielles ayant vocation à « mobiliser des moyens pour consolider et renforcer la compétitivité des entreprises françaises ;
  • Le programme de soutien à la création de laboratoires communs (LabCom) entre recherche publique et PME ou ETI, le transfert des résultats ou du savoir-faire de la recherche publique vers ce type d’entreprises peut être un facteur important d’innovation, de compétitivité et de création d’emplois ;
  • Financés par l’Agence d’innovation de défense (AID), les programmes Astrid (Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation défense) qui visent à stimuler l’ouverture de voies nouvelles de recherches sur des thèmes d’intérêt duaux (applications civiles et militaires). Il s’agit d’explorer des points durs scientifiques ou techniques et de favoriser les ruptures technologiques potentielles » et Astrid Maturation, destiné à « accompagner la valorisation des travaux scientifiques accomplis dans des dispositifs de soutien à la recherche financés par l’AID.
 
Là-encore, dans aucun de ces dispositifs, n’existe à proprement parler de soutien à la naissance et au développement de l’innovation de type III. Il s’agit plutôt d’un soutien aux recherches partagées, à l’accès aux compétences et à la valorisation des résultats scientifiques de la recherche publique.
 
Comme on l’a vu dans l’évolution du financement de la recherche et de l’innovation, l’intervention publique se justifie s’il s’agit de financer, dans des secteurs de souveraineté ou de progrès sociétal, le risque qu’aucun acteur privé ne peut accepter raisonnablement de prendre entièrement. La question de la décision et des critères qui fondent celle-ci est bien entendu cruciale et on vient de le voir, l’innovation issue de la science n’entre réellement dans aucun des cadres actuels puisque deux particularités essentielles de l’innovation de type III ne sont pas prises en considération : la temporalité longue et l’absence d’un marché clairement identifié. Ces deux particularités augmentent bien entendu l’incertitude et rendent plus complexe la prise de risque mais aussi le suivi (et la continuité), de l’action publique. Une forme de financement de cette innovation pourrait se trouver au sein du mécanisme des bourses Proof of Concept de l’European Research Council (ERC), qui peut compléter une précédente bourse Advanced ou Starting Grant, cependant ni la durée de18 mois, ni l’objectif recherché ne correspondent totalement aux innovations de type III 29.
 
 
En guise de conclusion
 
Cela appelle à une forme de financement et de soutien de l’État plus spécifique, basée sur l’alliance d’équipes de recherche et d’industriels rassemblées sur une idée et non sur un tour de table financier induit par l’identification d’un marché ou la maturation d’une technologie en direction de celui-ci. Il n’est pas impensable d’imaginer prélever une enveloppe sur les structures de financement actuelles, probablement à l’ANR, qui soit consacrée à l’innovation issue de la science 30. Il serait cependant nécessaire de l’associer à des mécanismes gérant l’identification de l’idée initiale et l’engagement de la structure destinée à sa mise en œuvre, qu’il s’agisse d’un industriel ou d’un opérateur public, le temps long admettant les réorientations, ainsi que la construction d’équipes communes (immersions par exemple). La question de la propriété intellectuelle doit également être abordée de façon spécifique en distinguant les brevets, les savoir-faire et la nécessaire diffusion des résultats scientifiques, du fait de l’existence d’une part de financements publics mais aussi et surtout de l’indispensable validation par la communauté scientifique. C’est par elle que l’innovation de type III se multipliera comme elle l’a toujours fait par le passé. Bien que le volume global d’aide que l’on peut estimer reste modeste, mais destiné à être durable, il est essentiel à mettre en place afin que l’innovation puisse continuer à naitre de la science, et surtout que se perpétuent l’enthousiasme et l’inventivité de chercheurs et d’ingénieurs pour faire apparaitre de nouveaux moyens d’action sur le monde, sans qu’un quelconque marché massif en soit la véritable finalité.
 
L’auteur remercie la Direction scientifique générale de l’ONERA pour les discussions, précisions et contributions à cet article dont les erreurs et les opinons présentées lui restent entièrement imputables.
 
Notes
1. Blondel D, Paulré B. L’Innovation : une force motrice complexe et ambiguë, Synthèse de la conférence du 17 Mars 2011 de l’association Chercheurs Toujours, les Echos, 3/05/2011
2. Etude Harris Interactive La confiance des français dans la science, échantillon de 1008 personnes, juin 2019
3. Steen, L. A. Highlights in the History of Spectral Theory, The American Mathematical Monthly, 80, 4, 1973
4. Stokes D.E, Pasteur’s quadrant, basic science and technological innovation, Brookings Institution Press, 1997. Une présentation plus sophistiquée sous la forme d’un cube a été proposée récemment Tijssen R. J.W. Anatomy of use-inspired researchers: From Pasteur’s Quadrant to Pasteur’s Cube model, Research Policy, 47, 2018
5. Avec de grandes exceptions comme l’industrie chimique en Europe avec notamment Solvay, ses « conseils Solvay» et son institut international de physique institué en 1912, et aux USA : IBM née en 1911 (sous le nom de Computing Tabulating Recording Company jusqu’en 1924), ou la Western Electric Company suivie par l’American Telephone and Telegraph avec ses Bell Labs. Plusieurs prix Nobel en sont issus.
6. Picard J.F., La création du CNRS, La revue pour l’histoire du CNRS, 1, 1999. http://journals.openedition.org/histoire-cnrs/485
7. Il semble que c’est Vannevar Bush lui-même qui aurait écrit la lettre de commandite de Roosevelt lui étant destinée. Zachary G. Endeless frontier: Vannevar Bush, engineer of the American century. New York: The Free Press; 1997. p. 91.
8. Il est aussi l’auteur d’un article, As We May Think, dans The Atlantic Monthly de juillet 1945, qui préfigure l’esprit et la forme du World Wide Web, avec une notion de lien hypertexte, bien que basée sur la technologie des microfilms et d’un appareil mythique qu’il baptise Memex. https://www.theatlantic.com/magazine/archive/1945/07/as-we-may-think/303...
9. Déjà à la parution de Science, the new frontier, le directeur du budget de l’état américain Harold Smith avait suggéré de le renommer : Science, the never-ending expense.
10. cf. le chapitre : Vannevar Bush and the Myth of Creation du livre de Daniel Greenberg Science, Money, and Politics: Political Triumph and Ethical Erosion, University of Chicago Press, 2001
11. Aviation Française, numéro 23 du 11 juillet 1945
12. http://www.senat.fr/rap/a18-148-5/a18-148-510.html
13. https://publication.enseignementsup-recherche.gouv.fr/eesr/FR/T319/la_fr... _via_sa_participation_a_horizon_2020/#ILL_EESR12_R_28_01
14. Ångström A.J., Recherches sur le spectre solaire, Spectre normal du soleil. Atlas, contenant les longueurs d’onde des raies Frauenhofériennes données en 1/10000000 de millimètre, Upsala, 1868
15. Christensen L. L., Noll S., Horálek P.  Light Phenomena over the ESO Observatories I: Airglow, ESO Messenger, 163, 2016
16. Voir par exemple l’article de synthèse DLR, ONERA, NASA :Yu Y., Gmelin B., Splettstoesser W. Phillipe J., Prieur J., Brooks T., Reduction of helicopter blade vortex interaction noise by active control technology, Prog. Aerospace Sci. 33, 1997
17. https://www.youtube.com/watch?v=2t3uCDJhce8
18. Delattre G., Falissard, Vion L. Jacquin L. Open rotor interaction noise reduction through front rotor wake modification, International Journal of Aeroacoustics 15, 1-2, 2016
19. Giordmaine J. A. Mixing of Light Beams in Crystals, Physical Review Letters 8(1), 1962, Giordmaine, J. A. The Interaction of Light with Light, Scientific American, vol. 210, no. 4, 1964
20. Hardy B., Raybaut M., Dherbecourt J. B., Melkonian J. M., Godard A., Mohamed A. K.; Lefebvre M, Vernier frequency sampling: a new tuning approach in spectroscopy—application to multi-wavelength integrated path DIAL, Applied Physics B: Lasers and Optics, 107, 3, 2012.
21. Prix Branly de la SEE 2012 : Les oscillateurs paramétriques optiques impulsionnels maîtrise du spectre émis et applications à la détection de gaz locale ou à distance Myriam Raybaut (ONERA
22. voir l’article Optique adaptative et déconvolution. T. Fusco, dans la rubrique Science &Technologie 3AF (novembre 2018)
23. https://www.youtube.com/watch?v=-_vt1oNeBh4
24. https://www.bpifrance.fr/A-la-une/Dossiers/Generation-Deeptech-le-futur-...
25. « Pendant longtemps l’innovation a été la conséquence d’avancées scientifiques ou technologiques. Si cette dimension est presque toujours présente, on a désormais vu apparaître, avec le très fort développement d’Internet, des télécommunications rapides, des smartphones et de nouvelles méthodes d’exploitation des données, des innovations d’usage très disruptives ». Lewiner et al., Rapport sur les aides à l’innovation, 2017-M-075-01 mars 2018
26. Cf. par exemples deux documents récents The Dawn of the Deep Tech Ecosystem, Boston Consulting Group & Hello Tomorrow, 03/19 Rev. 7/19 2019 et  Lewiner et al. Rapport sur les aides à l’innovation, 2017-M-075-01 mars 2018
27. Notre ambition pour l’industrie, Conseil national de l’industrie, 22 novembre 2018
28. ANR Plan d’action 2020, 25 juillet 2019, rev. septembre 2019 https://anr.fr/fileadmin/documents/2019/Plan-d-action-ANR-2020.pdf
29. L’objectif est de …permettre aux idées financées par l’ERC d’être amenées à un stade de pré-démonstration où des possibilités de commercialisation ou des opportunités sociétales potentielles ont été identifiées. Les innovations peuvent être commercialisées par le biais de licences accordées à une entreprise nouvelle ou existante ou par une start-up financée par le capital-risque, en fonction de la nature de l’invention/idée [et] de ses marchés potentiels.
https://ec.europa.eu/research/participants/data/ref/h2020/other/guides_f...
Le domaine des sciences de la santé et du développement des thérapies est par sa spécificité et son écosystème environnant certainement hors du champ de cette proposition.
30. Voir l’article Optique adaptative et déconvolution, Lettre 3AF n°33 (2018)