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Interférences et biomolécules

CC BY-SA 4.0 Alexandre Gondran
Les expériences d’interférences mettant en jeu des molécules de plus en plus grosses et lourdes révèlent que les lois de la mécanique quantique sont applicables bien au-delà du monde de « l’infiniment petit » ...

Anomalie de dilatation thermique

By Simon Mer - Own work, CC BY-SA 4.0
Généralement, les matériaux se dilatent lorsqu’ils sont chauffés. La raison en est qu’une élévation de température correspond à une augmentation de l’agitation des atomes, or cette agitation n’est pas symétrique. ...

Nucléosythèse et étoiles à neutrons

(C) NASA - Nébuleuse du Crabe, marquée par la présence d'une étoile à neutron
Mis à part quelques éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium, le lithium… produits peu après le big bang, tous les noyaux atomiques naturels ...

Des réfrigérateurs à torsion

Impératifs environnementaux

Près de 20% de l’énergie électrique produite dans le monde est consommée par les climatiseurs, réfrigérateurs et congélateurs. De plus, ces machines frigorifiques utilisent des fluides frigorigènes dont la plupart sont des gaz ...

Les batteries au lithium pour un Nobel

De la petite électronique à la voiture électrique, la pile lithium-ion - non rechargeable - et surtout l'accumulateur - rechargeable - ont envahi notre quotidien. Sans cette technologie lithium-ion, téléphones mobiles, tablettes et autres appareils nomades n’existeraient pas ou seraient ...

Du champagne supersonique

Physique du bouchon de champagne

Tout le monde le sait, lorsqu’une bouteille de champagne est débouchée, le bouchon est souvent violemment propulsé… ce qui peut être dangereux s’il percute l’œil. La raison pour laquelle le bouchon saute à environ 50 km/h vient ...

Le matériau le plus noir du monde

Si vous pensiez qu’obtenir un noir intense était chose facile, vous vous trompiez. Depuis de nombreuses années, artistes et scientifiques cherchent la formule du véritable noir, ou du moins à s'en approcher. Par noir véritable, entendez une surface qui ne renverrait aucun rayon lumineux. Actuellement, ...

Organes sur puce, vers un futur bionique ?

Imaginez une puce tenant dans la main qui renfermerait un micro-poumon ? Science fiction ? Fantasme de savant fou ? Absolument pas, il s'agit de choses bien réelles et déjà brevetées ! Apparus courant 2010, les organes sur puce visent à reproduire le fonctionnement de certains organes dans des conditions expérimentales choisies.

Des débuts prometteurs

C'est une équipe de Boston, qui la première a mis au point le premier véritable organe sur puce. Il s'agissait d'un dispositif faisant intervenir la technologie microfluidique. « Visuellement, les organes sur puce ressemblent à des dominos » explique Xavier Gidrol, chef de service au CEA-Irig de Grenoble. Domino dans lequel des micro-canaux transportant de l'air et du liquide proche du sang sont séparés par une couche de cellule endothéliale et épithéliale pulmonaire, mimant la paroi alvéolaire d'un poumon. Cette paroi, et c'est la vraie révolution qu'a apportée l'équipe bostonienne, peut s'étirer en rythme, comme lors de la respiration. Ainsi, ce dispositif permet de mimer à la perfection la fonction de l'organe pulmonaire.

Depuis le premier "poumon sur puce", de nombreux chercheurs se sont penchés sur le sujet, recréant les fonctions de nombreux organes sur des puces en polydiméthylsiloxane (un polymère). À la différence des organoïdes (mini-organes produits à partir de cellules souches), les organes sur puce miment la fonction d'un organe tandis que les autres ont pour vocation de répliquer les organes. Les deux technologies peuvent sembler proches, mais n'impliquent pas les mêmes techniques. Les organoïdes sont cultivés en milieu de culture à partir de cellules souches pluripotentes. Ces cellules se différencient progressivement et s'organisent selon les lois qui les régissent pour former des mini-organes. Dans le cas des organoïdes il s'agit d'auto-organisation tandis que pour les organes sur puce le développement est contrôlé et chaque cellule est placée sciemment.

Une révolution pour l'industrie pharmaceutique

La première application des organes sur puce se situe dans la recherche pharmacologique. Cette technologie pourrait permettre à long terme de se passer des essais réalisés sur les animaux. En plus de l'aspect éthique, l'expérimentation animale possède de nombreuses limites. "Cela fait des années que nous savons soigner le cancer chez la souris alors que nous tâtonnons encore pour l'homme", souligne Mr Gidrol. En effet, l'action d'un médicament peut être très différente lorsqu'on l'administre à une souris ou à un homme. Avec les puces, les cellules utilisées sont d'origine humaine, l'effet des médicaments est donc beaucoup mieux évalué. Par exemple, pour tester l'effet d'un traitement de la mucoviscidose, il suffirait de prendre les cellules pulmonaires d'un patient et de recréer le poumon malade sur puce, puis de tester la substance médicamenteuse. Sur le long terme, les traitements pourraient être personnalisés grâce à cette technique.

Depuis ces premiers pas, l'organe sur puce a beaucoup évolué et les financements suivent cette évolution, ce qui permet à de nombreuses équipes de recherche dans le monde de se concentrer sur la question.

Une technique pleine d'avenir :

Dans le domaine, deux nouveaux axes de recherche sont apparus. L'un représenté par les équipes du CEA de Grenoble, qui cherchent à développer des organoïdes sur puces et l'autre par certains chercheurs aux États-Unis qui essayent de connecter plusieurs organes sur puce entre eux, afin d'obtenir un « corps entier » sur puce (Body on a chip). Le but étant pour les deux axes de se rapprocher le plus possible d'une copie réaliste d'organes. « Le Graal serait de se rapprocher le plus possible du vivant, pour avoir l'organe sur la paillasse » indique Xavier Gidrol, qui travaille sur un organoïde de foie et plus précisément sur des îlots de Langerhans sur puce. À l'avenir, cela permettrait de mieux comprendre le fonctionnement et le développement des organes.

À l'avenir, cette technologie pourrait révolutionner la médecine régénératrice, en greffant des organoïdes à des patients en attente d'une greffe (cela ne remplacerait pas la greffe). Par exemple des personnes atteintes d'un diabète de type I pourraient se voir greffer des îlot de Langerhans élevés sur puce, produisant de l'insuline normalement. Le but serait de restaurer la fonction de l'organe en attendant la greffe d'un organe fonctionnel.

 

Pour en savoir plus :

Article de science et vie : https://www.sciencesetavenir.fr/sante/e-sante/organes-artificiels-ces-puces-qui-miment-le-vivant_92753

Les défi du CEA, dossier : http://www.cea.fr/multimedia/Documents/publications/les-defis-du-cea/les-defis-du-CEA-238.pdf

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Valoriser les coquillages en récifs
Le projet RECIF, de l’ESITC de Caen, vise à valoriser les coquilles issues de l’industrie conchylicole. Ces coproduits sont utilisés pour mettre en place des récifs artificiels, comme celui immergé dans la rade Cherbourg en 2015.

Valoriser les coproduits marins

Les coquilles représentent près de 90 % en masse des mollusques. Deuxième producteur conchylicole en Europe, la France produit chaque année près de 200 000 tonnes de coquillages issus de la conchyliculture et 50 000 tonnes de coquillages issus de la pêche. Débarrassés de leur chair lors de leur traitement par l'industrie agro-alimentaire, ces coquillages sont considérés comme des déchets, mis en décharge ou broyés pour amender les sols agricoles. Comment mieux valoriser cette ressource locale ?

Avec 250 000 tonnes de coquillages issues chaque année de la pêche et de la conchyliculture, le potentiel de valorisation de ces coproduits coquilliers est pourtant important. Plusieurs études et recherches se sont penchées sur la question d’utiliser ces matériaux dans les domaines de la construction. Le laboratoire de l’École Supérieure d’Ingénieurs des Travaux de la Construction (ESITC) de Caen pilote depuis 2011 le projet VECOP, qui consiste en la réutilisation des coproduits marins en éco-pavés drainants. Ce projet a lui permis de maîtriser le processus de traitement et de transformation des coquilles vides en granulats.

Avec le projet européen RECIF, lancé en avril 2013, l’ESITC de Caen a pour objectif de trouver une voie de valorisation des coquillages, très présents sur les côtes normandes, en vue d’améliorer la gestion des ressources marines et de la biodiversité. En utilisant ces coproduits pour construire des récifs artificiels, il s’inscrit dans le cadre de l’implantation d’éoliennes offshore, ainsi que des réflexions et des actions pour l’amélioration de l’écosystème de la Manche.

Améliorer la gestion des ressources marines

Le projet RECIF s’est déroulé en trois phases :

  • Première phase, l’étude des matériaux et de l’impact environnemental des bétons recyclés.

Des coquilles de pétoncles concassées et broyées ont été intégrées en éprouvettes à une matrice de ciment, afin de caractériser les propriétés du béton. Des parpaings fabriqués à partir de produits coquilliers ont ensuite été immergés à titre expérimental, afin de suivre leur colonisation. Les organismes pionniers tels que les algues sont venus s’accrocher dès les premières semaines, suivis de micro-organismes, de crabes et de crevettes. La dynamique met environ cinq ans avant d’aboutir à un milieu stabilisé.

  • Deuxième phase, la production et l’installation de récifs artificiels.

En 2015, le projet RECIF a abouti à l’immersion, au large de Cherbourg, de douze modules destinés à compenser la suppression d’une partie de la digue où des pêcheurs avaient l’habitude de mouiller leurs casiers.

  • Troisième phase, le suivi du processus de colonisation sur cinq ans.

Ce suivi environnemental servira à évaluer son impact et sa productivité, notamment dans son rôle de nurserie pour les espèces visées. Un des enjeux principaux de ce projet est de comprendre le rôle des récifs dans les phénomènes d’enrichissement de la biodiversité afin d’améliorer la production de l’écosystème marin et développer ainsi des ressources pour les pêcheurs.

De manière plus générale, l’immersion de récifs artificiels fabriqués à partir de coproduits coquilliers, pourrait servir à augmenter les ressources halieutiques sur des fonds plats et sableux comme en mer de Manche, ainsi qu’à créer des zones refuges pour des espaces menacées ou dérangées. L’utilisation de tels bétons aussi serait envisageable pour la réalisation de quais et d’ouvrages portuaires immergés.

En savoir plus

Le site du projet RECIF

L’économie circulaire du béton, sur Sciences en ligne

RECIF recycle les coquillages dans du béton

Innovation : des récifs artificiels écologiques pourraient préserver la biodiversité lors d'implantation d'éoliennes en mer

Immersion d'un récif artificiel réalisé à partir de coquilles vides

Arthur Jeannot
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