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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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du premier stage au premier emploi


Les technologies des trains à grande vitesse
La course à la vitesse est à l'origine de nombreuses innovations du domaine ferroviaire

Le TGV en France

L'idée de créer un TGV (Train à Grande Vitesse) pour relier les principales villes françaises émerge au cours des années 1960, dans le but de concurrencer l'automobile et l'avion par une augmentation de la vitesse du transport. Propulsé par des moteurs électriques, ces trains sont composés de deux locomotives indépendantes, encadrant une rame articulée de huit ou dix voitures. Le record de vitesse sur une longue distance a été établi en 2001, avec une moyenne de 306,3 km/h sur le trajet Calais-Marseille.

Le TGV ne peut atteindre ses vitesses maximales que sur une ligne à grande vitesse. Il emprunte les autres voies ferrées à la vitesse maximale autorisée par ces lignes, soit jusqu’à 220 km/h selon le tracé et le type de signalisation. Pour exploiter la grande vitesse, il faut alors construire un réseau de voies ferrées et de gares tenant compte par exemple des contraintes de vibrations sur les voies.

Depuis sa mise en place, le TGV, n'utilise plus une signalisation au sol par des panneaux lumineux mais une signalisation à transmission continue, ce qui permet à la personne aux commandes d'exercer un contrôle constant sur le train. Dans la même idée, les innovations se poursuivent pour les conducteurs·trices de train, comme avec l'application Opti Conduite mise à la disposition en juillet 2016 sur l'ensemble des axes TGV. Installée sur des tablettes, elle permet de visualiser en temps réel la vitesse à adopter, ainsi que les prochains changements de vitesse à effectuer. En assurant une conduite plus souple, plus de confort pour les voyageurs·euses et une harmonisation du trafic, l'applicationdevrait permettre de réaliser une moyenne de 10% d'économie d'énergie en 2017.

Une nouveau type de train, le Maglev

Il s'agit d'un train sur monorail, dont le mode de propulsion est le champ magnétique généré par la voie elle-même. Le Japon a choisi la technologie de la sustentation électrodynamique pour son Maglev. L'Allemagne avait développé la technologie de sustentation électromagnétique, le premier train au monde de ce genre à transporter des passagers en 1979, malheureusement abandonné pour des raisons financières.

Le Maglev lévite grâce à des aimants fixés aux véhicules et à des bobines supraconductrices refroidies à -269°. N'étant pas en contact direct avec le rail, l'absence de frottements permet au train d'atteindre jusqu'à 600 kilomètres/heure.

Une nouvelle forme de train, l'Hyperloop

La SNCF participe au financement d’un projet de train hypersonique, l'Hyperloop. Depuis que le projet a été proposé en 2014 par Elon Musk (patron de Tesla et SpaceX),  avec une stratégie encourageant les démarches collaboratives, de nombreuses entreprises se penchent sur le sujet. Parmi 2 600 dossiers, la firme américaine en a sélectionné 35, issus de particuliers ou de grands services publics. Après une nouvelle étape de sélection au mois de mai, trois lauréats seront désignés au mois d'août.

Le principe ? Des capsules de 3 tonnes et de moins de 3 mètres de diamètre, flottant sur un coussin d’air, sont propulsées par un rail magnétique dans des tubes suspendus ou sous l'eau, le tout fonctionnant à l'énergie solaire. Des moteurs à induction sont placés à intervalle réguliers pour assurer cette propulsion. Les tubes étant presque vides, le peu de frottements permet de transporter les personnes et les marchandises à des vitesses de plus de 1 200 kilomètres par heure, soit presque la vitesse du son. Même si les chantiers de l'Hyperloop avancent, les premiers trains ne devraient pas être mis en circulation avant au moins 2020.

Relier San Francisco-Los Angeles en 30 minutes, Vienne-Bratislava-Budapest en 20 minutes, Paris-Marseille en moins d'une heure, Paris-Reims en 12 minutes contre 48 avec le TGV, parcourir les 12 kilomètres qui séparent la Corse de la Sardaigne en une poignée de secondes, les promesses mises en avant pour chacun des projets font rêver. En plus de la cible grand public, une entreprise réfléchit au transport de fret, un « cargoloop » qui pourrait passer par des voies souterraines voire sous-marines. De quoi transformer de nouveau en profondeur le transport de marchandises en plus du transport des personnes.

L'une des entreprises américaines travaillant sur ce projet a annoncé, le mardi 24 janvier 2017, l'implantation d'un centre de recherche et développement européen à Toulouse. Hyperloop Transportation Technologies doit bâtir des locaux sur l'ancienne base aérienne de Francazal, mise à disposition par l'État. Le centre comprendra notamment des locaux de recherche et une piste d'essai d'environ un kilomètre. Grâce aux synergies avec l’aéronautique et le spatial, l'objectif est de passer à une phase expérimentale d’ici 2021.

En savoir plus

Le métier de conductrices et conducteurs de train, sur Explorathèque

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L'Hyperloop s'installe à Toulouse, Le Huffington Post

Arthur Jeannot
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