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Iseult, plongée dans le cerveau humain

19 mai 2017

Une prouesse technologique

Pour ses 10 ans le centre NeuroSpin du CEA de Saclay se dote de l'IRM (instrument d'imagerie par résonance magnétique) le plus puissant au monde. Avec son aimant supraconducteur de taille ...

Les points forts de l'agroforesterie

L'agroforesterie et la transition agroécologique

Le système d'agriculture actuel doit se transformer afin de répondre aux défis de la production agroalimentaire, ...

Le plongeon final de Cassini

Une mission riche en enseignements

Afin de mieux connaître Saturne et ses satellites, la sonde spatiale Cassini a quitté la Terre en octobre 1997. Parvenue à destination en 2004, elle s'est mise en orbite autour de la

Vers des réseaux de synapses artificiels

La mémoire et la synapse

Dans le cerveau, les informations sont transmises par des signaux électriques véhiculés par les neurones. Ces cellules sont connectées ...

Les protéines du tardigrade

Publié le 27 avril 2017

Que sont les protéines intrinsèquement désordonnées (PID) ?

François-Xavier Theillet, chercheur à l'I2BC (Institut de biologie intégrative de la cellule, rattaché au CEA, au CNRS et à l'université Paris Sud) étudie ...

La fibre pour le très haut débit

(source image : www.elbpresse.de)
26/04/17

Le très haut débit et la fibre

L'ARCEP (Autorité de Régulation des Communications Électroniques et des Postes) définit le très haut débit par des débits d'information supérieurs ...

Lutter contre le paludisme

Une maladie endémique

Le paludisme, ou malaria, est une infection des globules rouges causée par le protozoaire Plasmodium falciparum, qui a pour origine le gorille. Ses symptômes se rapprochent de ceux de la grippe : fièvre, troubles ...

Une piste de recherche pour guérir du SIDA

Des virus dormants

Le SIDA (Syndrome d’ImmunoDéficience Acquise) est le dernier stade de l’infection par le VIH (Virus de l’Immunodéficience Humaine). Ce rétrovirus s’attaque aux cellules du système immunitaire, les lymphocytes T CD4. Après les avoir infectées, il les détruit ou les rend inefficaces, ce qui entraîne un affaiblissement du système immunitaire et une vulnérabilité face aux infections opportunistes.

Les antirétroviraux, d'abord l'AZT seul puis le développement de trithérapies et d'autres pistes, permettent de ralentir l'évolution du syndrome et donc de contrôler l'infection. Cependant, certaines particules virales infectent les cellules de l'organisme sans les détruire, en restant dormantes. Le virus persiste donc dans des réservoirs au sein du système immunitaire, protégé des traitements car ne se répliquant plus et surtout prêt à se disséminer si le terrain redevient favorable. Ce qui contraint les patients à suivre des traitements toute leur vie.

En parallèle des thérapies actuelles, ainsi que des campagnes d'information et des recherches sur un éventuel vaccin visant à prévenir la propagation de l'épidémie, la guérison complète du VIH passe nécessairement par l'élimination de ces réservoirs. Pour envisager cela, une première étape est alors de distinguer dans le système immunitaire les cellules infectées des cellules saines actives, qui se ressemblent fortement. Pour ce faire, une équipe de l'Institut de génétique humaine est partie de l’hypothèse que le VIH pourrait laisser une empreinte à la surface de sa cellule hôte.

Identifier des marqueurs pour cibler les réservoirs de virus

Grâce à un modèle d’infection développé dans leur laboratoire, les chercheur·euse·s ont identifié la protéine CD32a, présente uniquement à la surface des cellules infectées. Codée par un gène parmi la centaine qui sont exprimés de manière spécifique par les cellules infectées, la protéine remplit in vitro les critères d’un marqueur de cellules réservoirs. Pour Monsef Benkirane, directeur de l'Institut : « L'expression de ce marqueur a une signification biologique. Il faut qu'on comprenne ce que la cellule est en train de nous dire lorsqu'elle est stressée par le virus. »

Le résultat a été confirmé par les expérimentations sur des échantillons cliniques. En étudiant des prélèvements de sang de douze patients séropositifs traités, les chercheur·euse·s ont constaté que les cellules exprimant le marqueur étaient presque toutes porteuses du virus. De plus, ces cellules ont pu être réactivées in vitro et se sont révélées capables de réinfecter des cellules saines, illustrant l'impossibilité pour un patient aujourd'hui d'arrêter son traitement.

« Cette découverte est un début, et pas une fin. L'utiliser pour comprendre comment le réservoir s'est établi, comment il s'est maintenu, quelles sont ses propriétés, ouvre de grandes perspectives de compréhension. Vu le nombre d'équipes dans le monde qui se sont attelées à ces recherches, on va très vite accumuler suffisamment de données pour proposer des stratégies thérapeutiques efficaces pour le traitement du VIH ciblant le réservoir. »

Un brevet, en propriété CNRS, a été déposé sur l'utilisation diagnostique et thérapeutique du marqueur ainsi identifié. Cette étude ouvre la voie à de nouvelles stratégies visant l'élimination totale du virus latent. Ces travaux, publiés dans la revue Nature, s’inscrivent dans le cadre du programme stratégique Réservoirs du VIH de l’ANRS (Agence nationale de recherches sur le sida et les hépatites virales).

En savoir plus

Découverte d’un marqueur du réservoir du VIH : une nouvelle piste pour éliminer le virus, communiqué de presse du CNRS et communiqué de presse de l'INSERM

VIH et Sida, dossier de l'INSERM

VIH et Sida, dossier de l'OMS

L'épidémie de SIDA : vers une résurgence ? sur Sciences en ligne

Lutte contre le SIDA : de nouveaux espoirs ? Sur Sciences en ligne

La plate-forme de prévention du SIDA

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Propriétés du graphène
Les qualités électroniques et mécaniques du graphène ouvrent des pistes technologiques dans les domaines de l'électronique, de l'énergie, de la santé et des matériaux.

Publié le 31 mars 2017

Le graphène est un matériau en deux dimensions, un cristal constitué d’atomes de carbone agencés en hexagones. Dans la nature, l'empilement de couches de graphène forme le graphite, que l'on rencontre couramment dans les crayons. Enroulé sur lui-même, il forme les nanotubes. Flexible, léger, ultrarésistant, transparent, excellent conducteur, imperméable à de nombreux gaz, le graphène a des qualités électroniques et mécaniques qui lui ouvrent de nombreuses pistes dans les domaines des nanotechnologies et des sciences des matériaux.

Pour l'instant, sa structure peu modulable limite ses applications et ses performances et sa production reste très problématique et onéreuse. Le principal obstacle à franchir est donc la synthèse de la molécule de graphène elle-même, selon des procédés rentables. Des recherche cherchent à mettre en point des analogues organiques du graphène, avec les mêmes propriétés, mais plus faciles à produire. Pour une étude publiée dans Nature Chemistry, la méthode de synthèse mise au point devrait permettre la conception d’autres analogues organiques du graphène, ce qui constitue un enjeu majeur en chimie des matériaux.

Le graphène et l'électronique

Le graphène n'est ni un métal ni un semi-conducteur, ce qui laisse la possibilité de lui conférer différentes propriétés. Par exemple, obtenir une surface transparente, flexible et conductrice. Cela ouvre ouvre la voie à l’électronique souple, aussi bien pour les écrans des téléphones portables et des tablettes que pour le secteur textile. Grâce à la mobilité des électrons dans le graphène, qui se propagent cent fois plus rapidement que dans le silicium, ce matériau conducteur peut révolutionner le domaine de l'électronique rapide. Pour des systèmes de détection, par exemple ceux des pare-chocs dédiés au respect automatique des distances de sécurité, ou pour des applications sans fil telles que les télécommunications à haut débit, les communications par satellite, les radars et la photodétection en astrophysique.

Il est possible aussi de créer des dispositifs hybrides, associant par exemple étain et graphène, qui peuvent devenir supraconducteurs à partir de l'application d'une tension électrique. Avec cette nouvelle propriété, le courant se déplace sans perte, ce qui pourra servir notamment à la conception des ordinateurs quantiques, importante avancée attendue dans le domaine du traitement de l'information.

Le graphène et l'énergie

Sous sa forme de minces feuillets, le graphène sert au développement du photovoltaïque. Grâce à sa transparence, sa flexibilité et son excellente conductivité, le graphène peut remplacer dans la fabrication des électrodes des cellules solaires, l’actuel oxyde d’indium-étain, un matériau rare et toxique.

De même, ses propriétés électriques pourraient lui permettre de remplacer le carbone dans les batteries lithium-ion, qui alimentent la plupart de nos appareils électroniques. Enrichies en graphène, la conductivité des électrodes est améliorée, en plus d'augmenter la quantité d'énergie maximale emmagasinée et la durée de vie de la batterie.

Les supercondensateurs, de leur côté, pourraient recharger un téléphone portable en quelques secondes. Les surfaces poreuses des électrodes étant actuellement composées de charbon en poudre, les réaliser avec des nanofeuillets de graphène permettrait d’obtenir une plus grande capacité de stockage des ions. À plus long terme, l'hydrogène des piles à combustible pourrait être emmagasiné dans les feuillets de carbone du graphène plutôt que dans des bonbonnes sous pression. Cela permettrait d'atteindre un meilleur rendement, d'améliorer sans doute la sécurité et de diminuer le coût.

Le graphène et la santé

Avec sa large surface de contact, le graphène est très efficace pour détecter la présence des gaz. Associée à sa conductivité électrique, cette propriété permettrait de détecter une seule molécule de gaz parmi un milliard d’autres, avec l'avantage pour les capteurs de fonctionner à température ambiante. La détection sensible de la pollution sera utile pour sa santé des villes et des campagnes, en aéronautique et en médecine.

Grâce à sa propriété encore mal comprise de s'accumuler dans les tumeurs, le graphène pourrait être utilisé pour cibler les cellules cancéreuses. Soit pour les rendre visible par imagerie photoacoustique en liant les particules de graphène à de l'or, soit pour détruire spécifiquement les cellules malades en chauffant les particules de graphène. En plus de diagnostiquer et traiter les cancers, le matériau pourrait aider à l'ingénierie tissulaire, en accélérant la différenciation de cellules souches en cellules spécialisées.

Le graphène pourrait aussi révolutionner le domaine la désalinisation de l’eau de mer, en permettant à l'eau de mer de passer à travers une membrane extrêmement fine.

Le graphène et les matériaux

Deux cents fois plus résistant que l’acier mais six fois plus léger, et encore plus lorsqu'il fait partie de matériaux composites, le graphène pourrait se substituer à certains métaux. Par exemple, pour la construction d’avions plus légers donc moins coûteux et moins gourmands en énergie. En outre, de tels composites permettent de mieux évacuer le courant, ce qui évite d'ajouter une protection métallique supplémentaire pour évacuer la foudre. Là encore, gain de poids donc moins d'énergie consommée.

En savoir plus

Le graphène superstar, CNRS Le Journal (4 épisodes)

Les prouesses de l'électronique flexible, Sciences et Avenir

Des polymères organiques pour remplacer le graphène, Pour la Science

Arthur Jeannot
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