La CAIA : Comment avez-vous pu à la fois fonder un institut de recherche prestigieux et des startups à succès ?

Mathias Fink : Cela n’était pas inscrit dans les étoiles ! Adolescent, je voulais devenir astronome. On m’a expliqué que je devais d’abord étudier les mathématiques ; à la suite de quoi, j’ai découvert les beautés de la physique à travers le cours d’un professeur exceptionnel, Philippe Nozières. Je me suis alors orienté vers la physiquedu solide et j’ai suivi à Orsay les cours de Pierre Gilles de Gennes. Après mon service militaire passé à travailler sur les radars, à l’ONERA, je me suis intéressé à l’holographie acoustique comme un nouvel outil pour l’archéologie sous-marine. Mais à l’époque avec mon directeur de thèse Pierre Alais, nous n’avons pas réussi à trouver des financements pour ces applications sous-marines. C’est comme ça que nous avons décidé d’aborder d’autres applications en particulier dans le domaine de l’imagerie médicale et nous avons alors réalisé entre 1975 et 1978 le premier échographe à focalisation électronique fonctionnant en temps réel, « l’Holoscan », en utilisant des idées venant de l’holographie. Phillips Medical me propose alors de devenir consultant scientifique à temps partiel ; j’en profite pour me familiariser avec l’innovation et la propriété intellectuelle. Après un périple à l’université de Strasbourg puis à Irvine aux Etats-Unis, Pierre-Gilles de Gennes m’accueille à nouveau en 1990, cette fois à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris. J’y rencontre Jacques Lewiner, premier déposant de brevets du monde de la recherche en France. A cette époque, un chercheur d’un établissement public n’avait pas le droit de déposer un brevet ! L’ESPCI échappait à cette règle grâce à une particularité de statut. J’y ai créé le Laboratoire Ondes et Acoustique. Partant de là, mes recherches ont donné lieu à la création de six sociétés innovantes.

Un dispositif dynamique permettant de localiser un intrus qui tente de rester inaperçu

La CAIA: comment a évolué le contexte de l’innovation en France?

MF : en 1999, la loi Allègre sur l’innovation et la recherche a permis aux universitaires et chercheurs du domaine public de déposer des brevets et de créer une startup. C’était complètement révolutionnaire ! Sur le terrain, ça n’a pas démarré au quart de tour, mais la simplification progressive du système de soutien à l’innovation et les pôles de compétitivité ont permis d’accélérer fortement la dynamique.

La France semble enfin comprendre que l’innovation est un ressort économique majeur. Mais il reste du chemin à parcourir puisqu’elle reste en milieu du peloton européen (11^ème en 2017, selon le tableau européen de l’innovation[1]), même si l’Ile de France figure parmi les premières régions. Or, nous n’avons pas une fiscalité plus lourde ici qu’en Californie, et nos salaires sont évidemment incomparables ! Le manque d’appétences des investisseurs me paraît plus problématique. Mais je suis convaincu que le principal écueil est d’ordre culturel.

Le modèle que notre laboratoire a alors développé a été très efficace pour créer des innovations et des start-up et il s‘appuie sur des valeurs qui sont assez bien partagées en Californie ou en Israël.

Un exemple de miroir temporel instantané

La CAIA : quelles sont vos activités de recherche et vos innovations ? 

MF : Je m’intéresse d’une part aux aspects fondamentaux de la physique des ondes en milieu complexe, mais j’applique et valorise ces recherches aussi bien dans le domaine de l’imagerie que celui de la transmission d’informations.

Parmi les inventions qui ont fait la renommée de notre laboratoire, il y a le concept de « miroirs à retournement temporel » (cf figure). Il s’appuie sur l’idée que, quand une onde se propage, si on a les moyens techniques permettant de la « rejouer » en inversant le temps, elle retrouve exactement sa forme passée. Avec mes collègues, en tirant parti des premières mémoires électroniques rapides de grande capacité, nous avons réalisé de tels « miroirs » pour différents types d’ondes (sonores, ultrasonores, sismiques, électromagnétiques, et vagues). Cela nous a permis de découvrir que plus le milieu de propagation est complexe, plus il est facile de faire revivre à une onde sa vie passée. La complexité devient donc un atout et une unique antenne à « retournement temporel », immergée dans un milieu « pourri » permet de focaliser une onde sur une tache dont la dimension ne dépend pas de la taille de cette antenne. Ces résultats ont suscité de nombreux travaux de mathématiciens, opticiens et experts en télécommunications.

Nous avons ainsi pu valoriser cos concepts en créant notamment :

• un appareil qui auto-focalise des ultrasons sur les lithiases rénales et vésiculaires ;
• des objets tactiles exploitant le retournement temporel de bruits générés par les impacts de doigts (Société Sensitive Object) ;
• des systèmes de télécommunications en milieu urbain ou dans des bâtiments (société Time-Reversal Communications) ;
• des méthodes de contrôle non-destructif, en réponse à une sollicitation de Jean-Paul Herteman lorsqu’il dirigeait une équipe de recherche sur les matériaux à la SNECMA 
• des appareils permettant de voir derrière les murs ou détecter des objets dans les petits fonds marins.

En parallèle nous avons développé un autre thème de recherche en imagerie médicale, en proposant le concept d’imagerie multi-ondes à partir duquel nous avons créé deux start-ups : Echosens et Supersonic Imagine. Echosens (140 personnes), fondée par un doctorant de notre laboratoire, Laurent Sandrin, commercialise un appareil permettant de quantifier le degré de fibrose du foie, le Fibroscan, vendu à plus de de 5000 exemplaires dans le monde. Quant à la société Supersonic Imagine fondée aussi à partir de nos recherches sur l’imagerie multi-ondes (plus de 175 employés) elle a mis sur le marché le premier échographe ultrarapide qui permet de faire l’image à haute résolution de l’élasticité des organes. Les applications de « l’Aixplorer » sont très nombreuses en particulier pour améliorer la détection des cancers et plus de 2700 Aixplorers ont été vendu à ce jour. Nous avons aussi initié une recherche sur les « métasurfaces adaptatives » pour les ondes électromagnétiques, avec pour application la réalisation de « miroirs intelligents » pour améliorer la qualité des communications par ondes radio dans les bâtiments (société GreenerWave créée en 2015).

Sur le plan académique, nous avons créé en 2009, l’institut Langevin, en fusionnant des laboratoires Ondes et Acoustique et d’Optique Physique de l’ESPCI. En devenant en même temps un Labex (WIFI) nous avons pu accélérer notre marche vers l’innovation : déjà 10 entreprises créées employant plus de 450 personnes !

L’environnement français n’est cependant pas idéal pour transformer nos petites pépites en de grosses sociétés et plusieurs de nos start-up sont passées dans des mains étrangères (Echosens au Chinois Furui, Sensitive Object et Supersonic Imagine à des Américains – Hologic et Tyco). Toutefois, ATOS a repris Time-Reversal Communications. Nous gardons donc bon espoir de ne pas voir partir nos compétences duales.

La CAIA : un dernier mot pour les jeunes talents ?

MF : Ne craignez pas l’échec, saisissez les opportunités ! Dans mon cas, le fait de travailler, au début de ma carrière, à temps partiel comme consultant chez Phillips Medical, a été une grande chance. J’ai beaucoup appris du monde industriel et j’ai essayé de mélanger ce savoir-faire avec l’état d’esprit plus libre du monde académique Tout en restant vous-même, soyez ouvert : l’innovation fleurit là où l’on sait faire jouer l’intelligence collective

Propos recueillis par Frédéric Tatout

[1] https://www.horizon2020.gouv.fr/cid118081/tableau-de-bord-europeen-de-l-innovation-2017.html