Les Grands Esprits suit un professeur agrégé de lettres au lycée Henri IV muté, malgré lui, dans un collège de banlieue classé REP+ (le programme Réseau d'éducation prioritaire renforcé). Par mesure d'authenticité et de réalisme, le réalisateur et son équipe ont minutieusement choisi l'établissement où ils poseraient la caméra.
Pour commencer, le metteur en scène Olivier Ayache-Vidal a mis en place un processus d'observation de 2 ans afin de mieux s'immerger dans le système. En 2013, il se présente au collège Maurice Thorez dans la cité du Clos Saint Lazare de Stains (Seine Saint-Denis) où le principal, trouvant le projet utile, l'a autorisé à y passer du temps. Il nous raconte : "J'ai commencé à aller en cours, voir les conseils de classe, et j'ai suivi une année scolaire, j'ai fait toute l'année, plus une autre année. Pendant tout ce temps, j'étais en classe à l'arrière des cours. J'allais en conseil de classe, en conseil de discipline, en voyage scolaire, en salle de prof évidemment." C'est d'ailleurs au cours de cette expérience qu'il a peaufiné son scénario, imprégné par l'ambiance et ses observations.
Et c'est finalement dans ce décor familier qu'il a décidé et pu tourner son long-métrage. Les élèves du film ont été castés au sein même de l'établissement, à commencer par le personnage principal de Seydou, interprété par Abdoulaye Diallo. Un coup de coeur pour Olivier Ayache-Vidal qui, malgré des recherches étendues à d'autres collèges de Stains à la demande des producteurs, n'a pas rencontré meilleur comédien.
Le jeune acteur donne la réplique au vétéran Denis Podalydès, lequel est revenu, dans le dossier de presse, sur sa découverte du collège, fraîchement réfectionné et nouvellement nommé Barbara : "Nous y sommes allés avant le tournage avec Olivier. Le collège Barbara m’a beaucoup frappé. Neuf, très moderne, bien équipé, et faisant penser pourtant de loin, quand on le voit apparaître au milieu de cette zone presque campagnarde où il est bâti, à un centre de détention... Je fus frappé par le calme qui régnait, le vide des couloirs, et par le vacarme soudain et insensé au moment de la sortie des élèves. Le lieu m’a séduit. Il contournait tous les clichés du bahut de banlieue qu’on imagine a priori vétuste, taggé, déprimant."