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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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La piste des thérapies virtuelles
Les phobies sont des peurs incontrôlables, que les thérapies virtuelles peuvent aider à soigner de manière très efficace.

Qu'est-ce qu'une phobie ?

La phobie n'est pas une simple peur, mais une véritable pathologie. Sur le plan médical, il s'agit d'une peur intense et incontrôlable par la volonté et le raisonnement, qui survient de manière systématique dans une situation donnée, peut conduire à des états de panique violents et fait souffrir la personne. Les phobies sont renforcées par l'anticipation de la peur et l'évitement des causes de la peur.

Grâce aux neurosciences, on sait que les émotions prennent forme dans le système limbique, aussi appelé "cerveau émotionnel". Les informations sensorielles amenées par le thalamus sont dirigées dans le cortex et vers les amygdales. Ces amygdales, liées à l'hippocampe et son rôle essentiel dans la mémoire, transmettent ces données à l'hypothalamus, zone contrôlant le système nerveux autonome donc répercutant les effets de l'émotion sur l'organisme. Dans le cas de la peur, les glandes surrénales déchargent l'adrénaline dans le sang, ce qui dilate les pupilles, accélère la respiration et les battements du coeur, irrigue en priorité les muscles des jambes, active le phénomène de transpiration et entraîne la production de sucres par le foie, bref, prépare le corps au combat ou à la fuite.

En cas de peur phobique, les amygdales sont dysfonctionnelles ou hypersensibles. Le chemin neuronal menant aux réactions physiologiques prend alors trop de place par rapport à l'activité réflexive du cortex préfrontal, d'où une réaction disproportionnée face à des stimuli. À la clé, des attaques de panique qui peuvent se révéler très handicapantes.

La réalité virtuelle pour surmonter des phobies

Pour contrer ces mécanismes, les thérapies comportementale et cognitive visent à se désensibiliser de la part phobique de la peur, en analysant l'angoisse et en s’y confrontant progressivement. De tels traitements fonctionnent dans au moins la moitié des cas. Pourtant, outre le fait d'être plus faciles à mettre en place dans le cas d'une arachnophobie ou une acrophobie qu'une aviophobie, peu de patients franchissent le pas de les commencer.

Les thérapies comportementales et cognitives utilisant la réalité virtuelle trouvent alors tout leur intérêt. L'immersion permet de se confronter progressivement à la phobie, tout en gardant un contrôle total sur les paramètres de l’environnement. Typiquement, en cas de crise de panique, le thérapeute fait disparaître aussitôt la source de la phobie. Les thérapies virtuelles fonctionnent dans 90% des cas. L'échec est parfois lié au manque de sérieux des patients, qui ne pratiquent pas les exercices donnés entre chaque séance, parfois parce que le traitement n'est pas adapté aux besoins des patients, qui sont plus en recherche d’une introspection se rattachant à la psychanalyse.

De telles thérapies sont également utilisées pour traiter les stress post-traumatiques et les troubles de l'attention. Une thérapie utilisant les images subliminales est aussi envisageable dans de nombreux cas, même si elle est difficile à mettre en place car le temps d’exposition nécessaire varie pour chaque personne. Des thérapies à base de réalité augmentée sont également développées afin de soigner les douleurs dues aux membres fantômes.

En savoir plus

L'émission de C'est pas sorcier sur les émotions, avec une explication sur les phobies et les thérapies virtuelles, de 9'44 à 16'48

Soigner l'esprit avec la réalité virtuelle, le reportage de FutureMag (ARTE), de 1'22 à 16'04

Phobies, entretien avec le Pr. Antoine Pelissolo, FuturMag

Surmonter ses phobies grâce à la réalité virtuelle, article Santé du Figaro

La réalité virtuelle pour des corps paralysés, sur Sciences en ligne

Arthur Jeannot
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