S'inscrire identifiants oubliés ?

La lutte contre la drépanocytose

Un enjeu majeur de santé publique

Chaque année, 275 000 nouveaux cas sont dépistés dans le monde, chez les nourissons. La drépanocytose touche particulièrement les populations d'Afrique et d'Inde. La France n'est pas totalement épargnée avec un enfant pour ...

Homo sapiens découvert hors d'Afrique

Une équipe internationale vient de découvrir le plus ancien fossile d'Homo sapiens jamais découvert en dehors du continent africain : un maxillaire vieux de près de 200 000 ans exhumé sur le mont Carmel au nord d'Israël qui contraint les paléanthropologues à réviser leurs copies. ...

Désintégration du neutron et matière noire 

Pour expliquer divers effets gravitationnels, les physiciens ont été amenés à supposer l'existence d'une « matière noire » à l'intérieur des galaxies et dans l’espace intergalactique. Parmi les hypothèses relatives à sa nature, on suppose l’existence ...

Une symbiose à l'épreuve du milieu

CC SA 3.0 ©Prenn

Duo de choc : les recherches récentes montrent qu’une plante hôte et un champignon peuvent s’associer par-delà leur milieu naturel. Aidée de son symbiote, la plante devient plus résistante.

Le raisinier des mers antillais en voyage au Sénégal

Le ...

L'essor du taxi aérien

Une interview de Claude Le Tallec, Chargé de mission "Transport aérien personnel" à l'ONERA. 

Qu'est-ce qui, à l'heure actuelle, favorise l'émergence de la thématique des voitures volantes ?

Le notion de « voiture volante » ...

L'horloge nucléaire

Ce qui caractérise la performance d’une horloge, c'est la faiblesse de sa dérive au cours du temps : de combien diffère chaque jour l'heure qu'elle indique par rapport à sa référence ; autrement dit au bout de quelle durée se décale-t-elle d’une seconde ?

Le génome de la rose décrypté

By LaitcheLink to My Website. - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4023663

Notre amie la rose

De toutes les plantes ornementales, les roses sont parmi les plus cultivées au monde, que ce soit pour l'agrément que les rosiers confèrent aux ...

La biolixiviation

Les impacts environnementaux et sociaux des industries minières et le besoin accru de certains métaux comme les terres rares pour les appareils électroniques modernes rendent urgente l'élaboration de solutions nouvelles pour traiter les minerais ou récupérer dans les déchets des éléments de plus en plus recherchés. C'est ce que pourrait apporter un procédé, la biolixiviation.

Une solution biotechnologique éprouvée

La biolixiviation, c’est-à-dire l’extraction de métaux grâce à des micro-organismes, est une technique déjà utilisée pour produire 5 % de tout l’or mondial et 20 % du cuivre et, de façon plus marginale, pour l’extraction du nickel, du zinc, du cobalt et de certaines terres rares. Son développement industriel a réellement débuté il y a moins de 20 ans.
Le procédé s'applique à des réserves de minerai, c’est-à-dire de roches suffisamment riches en minéraux d’intérêt. Il nécessite de grandes quantités d’eau, que l’on rend généralement acide et des micro-organismes préléablement sélectionnés (bactéries, archées ou champignons) qui vont faire le travail d’extraction des minéraux intéressants. Bien souvent, l’apport d'oxygène est nécessaire et parfois, pour certains micro-organismes, l'apport en sucres.

La biolixiviation peut s’effectuer par deux voies. Une voie statique qui consiste à verser directement la solution sur le minerai stocké dans un vallon, une cuvette que l’on a imperméabilisée et au fond de laquelle on récupère les métaux dissous. Et une voie dynamique qui consiste à broyer et concasser finement le minerai pour le placer dans de grands réservoirs appelés bioréacteurs. Le contenu de la cuve est alors sans cesse agité afin d’améliorer la surface de contact entre bactéries et minerai et de rendre l’oxygène plus facilement disponible. Avec l’expérience, on a appris à optimiser la température, l’acidité, la vitesse de mélange, les apports en oxygène, en dioxyde de carbone ou en sucres pour que les microorganismes gagnent en productivité.

Plusieurs atouts économiques

Comparée aux méthodes traditionnelles de récupération des minéraux que sont la pyrométallurgie (extraction par fusion des roches) ou l’hydrométallurgie (extraction par dissolution chimique de la roche), la biolixiviation, qui peut aussi être appelée bio-hydrométallurgie, utilise peu d’énergie, produit beaucoup moins de sous-produits et surtout beaucoup moins de polluants. En outre, la mise en oeuvre est relativement peu coûteuse et permet d’extraire des minéraux à partir de minerais pauvres ou de résidus miniers dont l’exploitation traditionnelle ne serait pas rentable. Ainsi, au Chili par exemple, où la quasi-totalité des minerais riches en cuivre ont été exploités, la biolixiviation a pris le relais pour les ressources restantes à faible teneur en métal. En Ouganda, cela fait maintenant une dizaine d’années que les stériles des mines de cuivre sont utilisées pour produire du cobalt. Cependant, le procédé est beaucoup plus lent et, mal conduit, il peut aussi mener à des catastrophes environnementales. Ainsi, la mine finlandaise de Talvivaara, qui avait mis en place un procédé de biolixiviation pour récupérer nickel, zinc, cobalt et cuivre depuis un minerai faiblement concentré dans les années 2000 a connu d’importantes fuites et défauts d’imperméabilisation qui ont ravagé les eaux aux alentours, avec notamment une fuite d’uranium qui a mené l’entreprise à la faillite.

Une clé pour les terres rares ?

Les terres rares (qui comprennent les 15 lanthanides plus le scandium et l’yttrium) sont des matériaux très prisés en électronique, dans les industries des énergies renouvelables, ou encore pour des applications en optique, en raison de leurs propriétés paramagnétiques et luminescentes. Malgré leur nom, les terres rares sont plutôt abondantes dans la croûte terrestre, mais elles sont très dispersées et ne font pas de filons ou de minerais très concentrés. Par conséquent, leur extraction est compliquée et très coûteuse. L’approvisionnement mondial est aux mains de la Chine (90%) via l’exploitation des sous-produits d’autres industries minières, notamment du fer et du cuivre. Flambée des prix, risque de rupture d’approvisionnement sont des motivations très fortes pour trouver des méthodes alternatives à leur extraction. Parmi elle, la « biolixiviation urbaine », qui consiste à extraire les métaux intéressants des déchets électroniques via des microorganismes, a donné lieu à des réussites intéressantes pour récupérer des éléments rares présents dans des lampes fluorescentes ou des aimants de disques durs. En tout état de cause, le procédé semble être promis à un bel avenir. D’une part, parce que les études menées sur les micro-organismes extrêmophiles se développent, ce qui permet d’améliorer encore les rendements et les conditions de la biolixiviation. A titre d’exemple, des souches de bactéries qui continuent d’être actives en milieu salé permettent de continuer les activités minières dans des pays où l’eau douce s’est faite rare. D’autre part, parce que c’est aussi une technique que l’on envisage pour l’exploitation des minéraux sur d’autres corps célestes (Lune, Mars, astéroïdes) ; des études menées sur la station internationale ayant montré que certains microorganismes extrêmophiles terrestres étaient capables de résister aux conditions extrêmes de l’espace (températures, vide, radiations). Enfin, parce qu’elle sert aussi depuis longtemps comme base pour des opérations de dépollution des sols, on parle alors de bioremédiation par les bactéries.
Publié le 03/05/2018

En savoir plus 

http://www.brgm.fr/projet/biotechnologies-viennent-secours-valorisation-environnement

» lire tous les articles 1 2 3 4 5 6 7 8
sciences en ligne
exploratheque
du premier stage au premier emploi


La santé auditive
Le traitement des déficiences auditives implique de nombreuses recherches et innovations.

Un capital à protéger

Nul n'est besoin de souligner l'importance d'une bonne audition dans notre vie, pour les relations sociales, l'apprentissage, etc.. Malheureusement, l'appareil auditif ne fonctionne pas toujours de manière parfaite, et en particulier à cause des agressions qu'il subit. Les déficiences auditives peuvent avoir des origines diverses, parfois génétiques, parfois liées à l'environnement.

La perte progressive de l'audition, due au vieillissement du système auditif (presbyacousie), débute généralement vers cinquante ou soixante ans. L'exposition à des niveaux de bruit excessifs peut également entraîner des déficiences auditives sévères. C'est pourquoi il faut sensibiliser aux risques que représentent des pratiques souvent festives, mais qui peuvent s'avérer dangereuses. La prévention insiste donc sur l'existence de bouchons d'oreilles adapté à l'écoute de la musique, et qui protège notre capital auditif.

Les progrès de la compensation

Depuis le cornet acoustique, la médecine et la technique ont fait d'incroyables progrès dans la compensation des problèmes auditifs et de la surdité.

Les premières prothèses auditives utilisaient l'invention de Graham Bell, le microphone à charbon assurant l'amplification du son. Les progrès de de l'électronique ont bénéficié à ce secteur, avec successivement, l'utilisation des amplificateurs à lampe, à transistor, puis à circuit intégré.Une marque emblématique de cette ère des audioprothèses analogiques, Sonotone, est restée dans le vocabulaire. À cette époque, les réglages, effectués grâce à une vis placée sur l'appareil, sont limités : niveau de gain, ajustement des filtres coupe aigu et coupe grave, limitation du niveau de sortie.

Après l'apparition des commandes numériques en 1997, les premiers appareils numériques font leur apparition la même année. Un véritable traitement du signal devient possible. Actuellement, il est possible d' affiner le réglage d'intensité et de différencier la parole du bruit Les dispositifs anti-Larsen se sont perfectionnés : ils mettent en œuvre des décalages en fréquence qui évitent ce sifflement caractéristique. Les appareils auditifs sont entrés dans l'ère de la communication numérique avec le smartphone, avec la télévision, avec l'Internet, ils accèdent ainsi à des ressources informatiques plus importantes que la puce qu'ils renferment. Cela leur permet d'effectuer des traitements comme la classification automatique des sons de l'environnement.

L'audition dans le bruit est l'un des défis des audioprothèses depuis toujours. Identifier les signaux correspondant à la parole permet de réduire le bruit de manière sélective à l'intérieur du spectre de la parole. L'utilisation de réseaux de neurones profonds comme pour la reconnaissance vocale est l'une des pistes d'amélioration. Plus généralement, l'un des axes de progrès consiste à tenir compte de l'intention du sujet, en particulier en jouant sur la directionnalité de microphones, ce qui permet de diriger la réception vers des sources de sons désirées, un interlocuteur par exemple.

La médecine et l'espoir de la régénération

Après son cheminement dans l'oreille externe et l'oreille moyenne, l'onde acoustique se propage sur la cochlée, qui vibre en fonction des fréquences sonores, depuis sa base pour les fréquences hautes jusqu'à son apex pour les fréquences basses. À la surface de la cochlée, les cellules ciliées, qui perçoivent les vibrations acoustiques dans l'oreille sonore, font office de transducteurs. Au nombre de 15 000, elles transmettent un signal électrique au nerf auditif. Formées dès la naissance, leur perte est irrémédiable, chez l'homme comme chez les autres mammifères car elles ne se régénèrent pas.

Pour remédier à la destruction partielle ou totale des cellules ciliées, on pose depuis 20 ans des implants cochléaires, pour substituer à ces cellules défaillantes des électrodes qui vont stimuler les fibres du nerf auditif. Cette intervention demande une habituation, qui fait appel à la plasticité cérébrale, la durée d'adaptation variant selon les cas. L'expérience à montré l'intérêt de cette méthode, et en particulier l'avantage d'implanter précocément les enfants qui en ont besoin. Évidemment, l'implantation cochléaire a ses limites. Cela se comprend lorsqu'on considère que l'on remplace plusieurs milliers de cellules sensorielles par quelques électrodes (de 12 à 24). Les interférences qui en résultent ne permettent pas une bonne audition dans le bruit, ni une écoute satisfaisante de la musique. De plus, l'implant pose des problèmes d'inflammation de l'appareil auditif.

La pharmacologie pourrait y remédier avec la dexaméthasone, un corticoïde dont la libération dans l'appareil auditif a un effet protecteur, ce qui devrait permettre de mieux conserver l'audition résiduelle. 

Des implants hybrides (acoustiques et électriques) sont envisagés. La médecine régénérative fournit également de nouvelles pistes thérapeutiques. Il s'agit notamment de régénérer des dendrites, ces fibres nerveuses reliant les cellules ciliées au nerf auditif, pour mieux transmettre l'information électrique. Le principe consiste à utiliser la  thérapie génique pour faire exprimer des neurotrophines, facteurs de croissance spécifiques aux cellules nerveuses. La génétique pourrait également permettre des stimulations lumineuses plus précises, de la cochlée, en conférant aux cellules ciliées une photosensibilité. Une autre piste vise à reprogrammer génétiquement les cellules de soutien de la cochlée en cellules ciliées.

Pour en savoir plus

La rédaction de Sciences en Ligne
Twitter Facebook Google Plus Linkedin email
Entrées associées