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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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Ice memory, conserver la mémoire des glaciers
Hier dans les Alpes, aujourd'hui dans les Andes, les scientifiques se mobilisent pour créer un patrimoine glaciaire mondial légué aux générations futures.

La science des glaces et le climat

Les glaciers représentent les seuls enregistrements naturels directs des variations des propriétés de l'atmosphère au cours du temps. La présence d'impuretés issues de cette atmosphère ancienne, telles que des poussières ou des aérosols, donne des informations sur des phénomènes géologiques, géochimiques et biologiques du passé, parfois du passé proche comme dans le cas des polluants d'origine anthropique. Grâce à l'analyse de la proportion des différents isotopes des molécules d'eau, les scientifiques peuvent estimer les températures et les conditions de précipitation lors de la formation de la glace. Les particules emprisonnées dans la glace fixent également des bactéries et des virus, dont l'évolution du génome sera sans doute étudié avec le développement de nouvelles techniques d'analyses.

Dans le cas des glaciers de montagne, la glace présente en profondeur, dans la calotte glaciaire, peut atteindre un âge de plusieurs millénaires. Ce patrimoine est précieux pour la climatologie, plus à travers la paléoclimatologie, qui accèdent à des données anciennes permettant de comprendre les changements environnementaux actuels et d'anticiper leurs évolutions. Malheureusement, l’augmentation des températures conduit au recul des glaciers, voire à leur disparition pour certains. Surtout, avec la fréquence plus élevée d'événements de température positive en haute altitude, l'eau de fonte créée peut percoler à travers les couches supérieures de neige et ainsi altérer la composition chimique des strates de glace plus basses.

La deuxième expédition du projet Ice Memory

Afin de faire face à la disparition de ces enregistrements ou à la perte de leur qualité, le projet Ice Memory vise à forer des dizaines de carottes de glace patrimoine, issues des glaciers les plus fragiles, pour les mettre à disposition de la communauté scientifique. En août 2016, une première expédition s'est déroulée au Col du Dôme, dans le massif du Mont-Blanc, un glacier culminant à 4 300 mètres et permettant de couvrir des échelles de temps de 150 ans. La deuxième expédition s'est terminée le 18 juin 2017, dans le glacier de l'Illimani, en Bolivie. À 6 300 mètres d'altitude, le projet ne pouvant s'appuyer sur l'aide des hélicoptères, le transport de l'équipement et des découpes issues du carottage est assuré par une vingtaine de guides de haute-montagne et de porteurs boliviens.

Les trois carottes de l'expédition alpine, bientôt suivies des trois carottes de l'expédition bolivienne, sont stockées dans un entrepôt frigorifique à côté de Grenoble. Une carotte de chaque lot sera analysée à l'IGE (laboratoire de l’Institut des Géosciences de l’Environnement) de Grenoble en 2019, de manière à constituer une base de données des traceurs chimiques accessibles avec les technologies actuelles. À partir de 2020, les autres seront stockées dans une cave creusée sous la neige au voisinage de la base franco-italienne Concordia, sur le haut plateau antarctique qui connaît des températures inférieures à -50°C. Entre-temps, les expéditions continueront, comme sur le glacier du Colle Gnifetti, à la frontière entre l’Italie et la Suisse, des archives permettant de remonter près de 4 000 années dans le passé.

En savoir plus

Le projet Ice Memory, sur le site de la Fondation Université Grenoble Alpes

La plate-forme et la page Facebook d'Ice Memory, pour suivre l'expédition

Projet Ice Memory : deuxième expédition sur le glacier de l'Illimani, le communiqué de presse du CNRS

Les glaces du Mont-Blanc à l'abri en Antarctique, l'article du CNRS à l'époque de le première expédition

Structure d'un glacier, sur Sciences en ligne

Arthur Jeannot
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