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Thérapie cellulaire et rétinite pigmentaire

S. R. Y. CAJAL, Histologie Du Système Nerveux de l'Homme et Des Vertébrés, Maloine, Paris

On estime à 1,5 million le nombre de personnes atteintes de rétinite pigmentaire, dont 35 000 en France ; cette pathologie dégénérative se caractérise par une perte progressive de la vision jusqu'à la cécité. Son incurabilité est aujourd'hui remise en question par des chercheurs français d'I-Stem, un laboratoire de l'AFM-Téléthon, et de l'Institut de la Vision, dont les travaux ont consisté à injecter dans l'oeil des cellules d'épithélium pigmentaire rétinien (la couche externe et monocellulaire de la rétine), obtenues à partir de cellules souches embryonnaires humaines. L'expérience avait déjà été tentée par une équipe américaine en 2012, mais les cellules étaient alors mises en suspension, ce qui entraînait une durée de vie relativement faible après transplantation.

Les chercheurs ont donc mis au point une sorte de "patch cellulaire" en réunissant des cellules d'épithélium pigmentaire rétinien dérivées de cellules pluripotentes sur une membrane amniotique issue de placenta humain ; pour évaluer l'intérêt de cette technique, le pansement a ensuite été greffé sous la rétine de rats présentant une rétinite pigmentaire héréditaire. Il en résulte, après trois mois d'observation, que ces derniers présentent une bien meilleure acuité visuelle que d'autres animaux auxquels ont été administrées des cellules en suspension.

Suite à ce premier résultat, un essai clinique sera mené au Centre hospitalier national d’ophtalmologie des Quinze-Vingt à Paris, sur quelques patients souffrant d'une certaine forme de rétinite pigmentaire. Cet essai constituera la première thérapie cellulaire destinée à traiter une affection visuelle en France ; c'est d'autant plus ambitieux qu'on sait les difficultés de greffes de cellules chez l'Homme : la tolérance immunitaire et les risques de rejets, ou au contraire la prolifération éventuelle des cellules. Si les résultats sont concluants, cette approche pourra être appliquée à toutes les pathologies dans lesquelles on observe une altération de l’épithélium pigmentaire rétinien, notamment dans la dégénérescence maculaire liée à l'age qui touche plus d'un million de personnes en France.
Publié le 19/01/2018

Pour en savoir plus

  • une vidéo de vulgarisation https://www.youtube.com/watch?v=tRc_fpkP0eo
  • une interview http://www.universcience.tv/video-christelle-monville-et-la-retine-11613.html
  • des cours (vidéos) http://www.istem.eu/savoir-faire/sous-rubrique/

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Radiographier les volcans grâce aux muons
En imagerie géophysique, la tomographie par muons cosmiques permet de comprendre la dynamique du système hydrothermal des volcans.

Flux de muons cosmiques

Dans le modèle standard de la physique des particules, les muons sont des particules élémentaires chargées parfois appelées « électrons lourds ». Produits par la collision entre une particule cosmique et un atome de gaz de la haute atmosphère terrestre, leur durée de vie moyenne est de 2,2 microsecondes. Depuis le ciel, dix mille muons par mètre carré et par minute se déversent sur nous. Très énergétiques, ces particules ont un grand pouvoir de pénétration dans la matière, ce qui signifie qu'elles peuvent traverser plusieurs centaines de mètres de roche.

Installés en contrebas de l'objet d'étude, qui peut être une pyramide, un plateau karstique ou un volcan, les télescopes à muons détectent le flux de ces particules ayant traversé l'objet. Suivant la quantité de matière rencontrée, les flux provenant de différentes directions sont plus ou moins atténués. Mesurer cette atténuation permet de déduire la masse volumique des milieux, autrement dit leur densité. Avec plusieurs télescopes, cette tomographie muonique fournit des représentations en trois dimensions de l'intérieur des volcans.

Les six télescopes de la Soufrière

Sur le volcan de la Soufrière, large d'environ un kilomètre et situé au sud de l'île de Basse-Terre de Guadeloupe, six télescopes à muons sont aujourd'hui installés. La radiographie des entrailles de la structure géologique par cette technologie est développée depuis 2008, Le dernier télescope en date a été placé au nord du volcan, zone qui ne comportait pas encore de télescope à ce moment-là. La couverture angulaire permet ainsi une tomographie muonique en trois dimensions plus complète qu'auparavant, puisque le trou dans l'angle de vue nord est comblé.

Constitués de quatre plaques rectangulaires d'un mètre carré, les télescopes à muons ont besoin d'un temps d'exposition assez long pour accumuler des particules, de la même manière qu'un appareil photo ouvre son obturateur plus ou moins longtemps suivant le flux de lumière qu'il reçoit ou laisse passer. Sur le volcan de la Soufrière, leur résolution temporelle ne descend pas en-dessous d'une dizaine de jours pour former une image. Les informations qu'ils fournissent ne permettent donc pas en l'état de prévenir un événement soudain comme une éruption phréatique, mais se combinent avec des données issues d'autres techniques pour mieux comprendre ce qui se passe dans le volcan.

Mesurer l'activité hydrothermale du volcan

En analysant les contrastes de densité de matière et leurs variations au cours du temps, les télescopes apportent des informations sur la structure interne et la dynamique hydrothermale des volcans. Quel est le volume des réservoirs de vapeur ? Quelle énergie s'accumule dans les roches ? Quels effets ont les saisons des pluies sur l'état des nappes phréatiques autour du dôme ? À quels endroits la vapeur se forme et chasse l'eau liquide ? Comment évoluent les sources des fumerolles, ou les zones exposées à une activité phréatique ? Grâce l'étude du flux du muons, certaines certaines variations de 20% en trois semaines peuvent mettre en évidence des zones concernées par une arrivée brutale de vapeur.

Par exemple, à l'été 2014, les cinq télescopes de l'époque ont détecté la variation d'une masse de cinq cent mille tonnes de fluide. La tomographie muonique a permis l'observation en direct de la formation de poches de vapeur à l'intérieur du volcan, poches qui ont chassé l'eau liquide présente sous le cratère sud. Ces changements rapides à l'échelle géologique, c'est-à-dire en à peine quelques mois, ont pu être reliés à l'intensification du rejet de fumerolles par la Soufrière. Les données actuelles montrent que les mouvements de vapeur du volcan sont aujourd'hui très dynamiques sur son quart sud-est, un endroit donc exposé à une éventuelle activité phréatique. Depuis deux ou trois années, le nord-est du volcan est de plus en plus concerné, une intensification de l'activité hydrothermale dans cette zone qui se traduit par le dépérissement de la végétation du fait de l'extension des zones fumerolliennes vers le nord du volcan.

Détecter et comprendre les flux de particules

En plus de porter le nombre de télescopes muoniques à six, la qualité des instruments a été améliorée. Les matrices de détection ont divisé par deux la taille de leurs pixels, passant à une résolution de dix mètres. Avec quatre ordinateurs par télescope, l'informatique a un impact sur la consommation énergétique du système. Pour chaque télescope, le principal ordinateur de quarante watts a été remplacé par un ordinateur miniature de vingt-cinq watts. Diminuer la quantité de panneaux solaires nécessaire simplifie la quantité de matériel à installer et entretenir autour du télescope.

Afin de mieux analyser où se cache l'information pertinente dans les signaux, les algorithmes de traitement et les méthodes d'analyse des données évoluent également. Des modélisations visent à corriger l'influence de deux fluons de muons parasites. À cause des grands volumes d'atmosphère présents en contrebas des télescopes, placés au flanc du volcan, de rares muons produits en basse altitude remontent et pénètrent les télescopes par l'arrière, selon la même direction. De plus, des muons de très basse énergie peuvent dévier de leur trajectoire dès les premiers mètres du volcans, étant alors détectés par les télescopes sans avoir traversé la structure géologique. Ce flux de muons diffus ne fait varier les résultats que de quelques dix pour cents, sans même modifier les contrastes de densité qui intéressent les géophysiciens. Comme il est constant, les modélisations en cours de finalisation permettront de corriger cet effet a posteriori sur l'ensemble des données.

Article réalisé à partir d'un entretien avec Dominique Gibert, géophysicien, de l'Observatoire des sciences de l'université de Rennes.

Publié le 29 juin 2017

En savoir plus

Des particules cosmiques pour ausculter les volcans, sur CNRS Le Journal

Un documentaire sur le projet Diaphane au volcan de la Soufrière, en Guadeloupe

Arthur Jeannot
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