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Une piste de recherche pour guérir du SIDA

Des virus dormants

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Réaliser des bio-impressions de peau

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Chiens policiers, mieux piéger les odeurs

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Les technologies des trains à grande vitesse

Le TGV en France

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Des implants rétiniens restaurent la vision

La rétine, si précieuse, si fragile

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Propriétés du graphène

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Géothermie en béton

La géothermie

Dans le cadre de la transition énergétique, les technologies liées aux énergies renouvelables se développent. Parmi elles, la géothermie consiste à utiliser la chaleur des sols. Elle permet de réduire la consommation énergétique d’un bâtiment.

Les transferts de chaleur entre le sous-sol et le bâtiment s'effectuent grâce à un système de circulation d'eau et à des pompes à chaleur. L'objectif est de produire l'eau chaude sanitaire, de chauffer le logement en hiver et de le refroidir en été (technique appelée geocooling).

Les fondations thermoactives en béton

Le béton s'avère être un allié des installations de géothermie. C'est un bon conducteur de chaleur et surtout, il permet d'intégrer les tubes de captage ou les canalisations de circulation d’eau directement dans les fondations. Cela permet d'optimiser la surface d’échange avec le sous-sol et d'améliorer l’échange thermique.

Les fondations thermoactives permettent ainsi de chauffer ou de refroidir un bâtiment en combinant la structure de portage avec l'échange de chaleur.

Le béton et le stockage passif de chaleur

La géothermie peut également utiliser du béton en surface, comme c'est le cas pour les poteaux énergétiques ou les collecteurs routiers. Les éléments et structures en béton font alors office d’échangeurs de chaleur, de systèmes de distribution, de tampons thermiques ou de collecteurs, ce qui permet par exemple de préserver le revêtement routier des effets du gel sans l’intervention nocive des sels d’épandage.

Les éléments passifs en béton peuvent aussi jouer un rôle utile dans la gestion énergétique d’un bâtiment. En tant que tampons, ils assurent le stockage de l’énergie thermique et son émission retardée. La chaleur de l'été peut alors être absorbée la journée, pour être évacuée de nuit via une ventilation nocturne. En hiver ou durant l’entre-saison, l’énergie du soleil bas peut être emmagasinée pour être libérée le soir venu. Ces techniques conduisent à un nivellement des pics de température, donc à une moindre consommation d'énergie.

En savoir plus

Le fonctionnement d'une pompe à chaleur

Fondations thermoactives : de l'énergie captée dans du béton

La technique du rafraîchissement par géothermie, sur le site Géothermie perspectives

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Imprimer de la peau artificielle
L'impression 3D de tissus humains grâce au laser se développe, avec à la clé des greffes de peau et une alternative à l'exploitation animale dans les essais en cosmétiques.

Réaliser des bio-impressions de peau

La peau est une structure complexe, organisée en trois couches de tissus (épiderme, derme, hypoderme). Il s'agit du plus grand organe du corps humain, puisqu'elle représente environ 16% de son poids total. Sa fonction principale est de former une barrière de protection envers le milieu extérieur, qu'il s'agisse des agressions thermiques et mécaniques ou des contaminants qui y sont présents.

L'impression 3D, qui permet la création d'un objet tridimensionnel par l'empilement de couches, a ouvert de très nombreux champs d'expérimentation. Jean-Christophe Fricain, directeur de l'unité Bioingénierie Tissulaire de l'INSERM à Bordeaux, souligne la différence avec la bio-impression, où « il s'agit de la fabrication additive de matériel non plus inerte mais biologique. Il existe plusieurs technologies de bio-impression. On peut utiliser des seringues qui se déplacent grâce à un bras piloté par ordinateur, pour pousser un hydrogel contenant du matériel biologique. On peut mettre au point un système par jet d'encre, qui émet des gouttelettes comme les imprimantes classiques mais dépose là aussi un hydrogel relativement fluide. On peut encore utiliser l'énergie laser pour faire des transferts de goutte comme le fait l'entreprise Poietis, c'est-à-dire des transferts de matière vivante : on combine alors différents composants biologiques, comme les cellules ou la matrice extra-cellulaire, pour organiser des structures qui ressemblent au tissu vivant. »

Une collaboration entre une entreprise de Pessac et l'INSERM a en effet mené à la mise en point une machine capable de produire de la matière vivante grâce à de la lumière laser. Trois semaines sont nécessaires pour reproduire de la peau. L'imprimante dépose, couche par couche, des micro-gouttes contenant des cellules selon un modèle numérique inspirés de tissus existants. Grâce à sa très haute définition, de l'ordre de vingt microns soit la taille maximale d'une cellule, le laser peut reproduire la complexité des tissus avec une grande précision et assurer leur auto-organisation. De plus, il assure la viabilité des cellules à hauteur de plus de 95%.

Des applications en clinique, en pharmacologie et en cosmétique

« À l'échelle micrométrique, l'impression biologique permet d'étudier le comportement de certaines organisation cellulaires, pour une recherche plutôt fondamentale. À l'échelle millimétrique, représenter la partie fonctionnelle d'un organe donne des applications dans le domaine de la toxicologie et de l'étude des médicaments, puisqu'on peut imaginer par exemple la réalisation de micro-modèle tumoraux sur lesquels tester des chimiothérapies avant de l'appliquer aux individus. À l'échelle centimétrique, l'enjeu est plutôt de reproduire des organes. »

À cette échelle des organes et des tissus, les enjeux de la bio-impression dans le domaine médical sont souvent médiatisés, avec l'idée par exemple de créer des greffons de peau à partir des cellules souches d'un·e patient·e. De telles techniques offrent l'avantage d'éviter tout risque de rejet. « La peau est un tissu relativement simple, pas vascularisé et assez superficiel, dont l'étude a d'importants débouchés notamment cosmétique. Cela explique que les techniques de bio-impression aboutissent plus rapidement dans ce cas, alors que les applications sur des tissus complexes comme les travaux de l'entreprise Organovo sur le foie se font à des échelles de temps plus lointaines. »

En cosmétique, les recherches de méthodes alternative à l'exploitation animale se sont accélérées depuis l’annonce en 1993 de l’interdiction progressive des essais sur les animaux pour les cosmétiques vendus en Europe, un processus achevé en 2013 et qui donnent l'exemple à d'autres pays. Plus de 200 méthodes alternatives à la recherche animale ont déjà été développées et validées par l’OCDE, parmi lesquelles le microdosage, les techniques d’imagerie non invasives, les simulations sur ordinateur et les tests in vitro.

En se servant d’une structure semblable à l’épiderme humain afin de mesurer l’irritation de la peau provoquée par les produits chimiques présents dans les cosmétiques, le développement de la peau artificielle constitue une alternative prometteuse aux expériences sur les animaux. Les recherches aboutissent à des peaux de plus en plus proches de la réalité, même s'il n’existe pas encore de modèle de peau complète et fonctionnelle à cause de la complexité de cet organe.

En savoir plus

Reconstruire la peau, au plus près du réel, Le Monde – Sciences

Cosmétiques : vers la fin des tests sur les animaux ?, Le magazine du monde

Impression 3D Laser du vivant : une approche innovante à Bordeaux, dossier de l'INSERM

Le site de Poietis, une entreprise de Pessac qui conçoit et développe des tissus biologiques humains pour des applications de recherche et en médecine régénératrice

Arthur Jeannot
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