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Tchouri ou l'âge des comêtes

La mission Rosetta de l'ESA a montré que la comête « Tchouri » (67P Churyumov-Gerasimenko), sur laquelle l'atterrisseur de la sonde a fini par s'écraser, est composée à près de 40 % de molécules organiques. D'après les travaux de Jean-Loup Bertaux, du Laboratoire atmosphères, ...

Cassini, la descente finale

Une mission exceptionnelle

Cassini est un projet  d'exploration spatiale très ambitieux, avec une sonde qui aura passé près de 20 ans dans l'espace. La sonde Cassini elle-même est la première à être mise en orbite autour de Saturne, dont les missions Voyager ...

Alzheimer et l'immunité du cerveau

Qui est touché par la maladie d'Alzheimer ?

La maladie neurodégénérative d’Alzheimer est la cause la plus courante de démence, puisqu'elle serait à l’origine de près de 70% des cas. Ses premières ...

Vers un nouvel outil de génie génétique

Que sont les ARN circulaires ?

L'ARN, acide ribonucléique constitué principalement d'un seul brin de nucléotide, est une molécule non codante ou participant à l'expression du

Observation directe d'une exoplanète

L'instrument Sphère et ses techniques de détection

Comment détecter les exoplanètes ? L'entreprise est difficile puisque les planètes n'émettent pas de lumière par elles-mêmes, elles réfléchissent ...

La microfluidique pour réduire la pollution

La physique de la microfluidique

La microfluidique, science des fluides au niveau du micromètre, est apparue au début des années 2000. Les phénomènes mettant en jeu les fluides existent partout dans la nature, ...

L'accélération de l'expansion de l'Univers

Le modèle cosmologique à l'épreuve

Une des énigmes majeures de l'astrophysique est de comprendre l'accélération de l'expansion de l'Univers. Afin de caractériser la nature de l'énergie ...

Un tamis moléculaire plus performant et vert

La purification du gaz naturel

Le gaz naturel extrait du sol a besoin que l'on élimine l'eau et le dioxyde de carbone qu'il contient, afin que seul le méthane reste présent. Dans l'optique de développer des procédés industriels plus efficaces de séparation de gaz, une équipe de chercheur·euse·s a conçu un nouveau matériau poreux, KAUST-8. De la famille des MOF (metal organic framework), extrêmement stable et facilement recyclable, il s'agit d'un matériau cristallin poreux composé d'ions métalliques d'aluminium associés à des ligands organique de type pyrazine.

Au-delà de la purification du gaz naturel, KAUST-8 peut aussi être utilisé comme un agent déshydratant. Il peut par exemple jouer un rôle de dessiccant en chimie, de déshumidificateur de l’air par absorption d’eau dans des systèmes de climatisation ou encore de protection de certaines substances contre la dégradation ou la corrosion sous l’effet de l’humidité. Ses performances de captage sélectif de l’eau, ses capacités de régénération à faible coût énergétique et son potentiel d'adaptation sont d'un intérêt majeur dans le domaine de l'énergie et de l'environnement, vers ce qui peut être qualifié de chimie verte.

Des structures poreuses qui piègent les molécules

Dans le domaine de la chimie, les matériaux poreux fonctionnent comme une éponge à l'échelle des molécules. Leur structure cristalline forme des pores de dimension nanométrique, soit une succession de canaux et de cages, qui permet d'adsorber des composés spécifiques en fonction de leur taille. L'industrie utilise généralement des zéolithes, une variété d'aluminosilicates stable chimiquement, efficace et facile d'utilisation. La régénération du matériau KAUST-8 est atteinte en chauffant à des températures beaucoup moins élevées que dans le cas des zéolithe, d'où un processus moins énergivore au cours des cycles d'utilisation.

Les simulations numériques ont prédit que KAUST-8 était capable de purifier le gaz naturel avec de meilleures performances que les zéolithes. D'un diamètre de seulement trente-six centièmes de nanomètres, les tunnels formés par les pores de KAUST-8 ne laissent pas le méthane pénétrer à l'intérieur du tamis, au contraire des molécules d'eau et de dioxyde de carbone. Par le jeu des interactions chimiques, l'eau reste piégée en se liant aux sites métalliques d'aluminium du matériau et le dioxyde de carbone en se liant aux atomes de fluor de la pyrazine. De plus, la structure et la chimie du matériau peuvent être modulées, afin de les adapter à la séparation d’autres molécules de tailles différentes comme le propane et le propylène qui joue un rôle majeur dans le domaine de la pétrochimie.

Article réalisé à partir d'un entretien avec Guillaume Maurin, chercheur au CNRS.

Publié le 5 juillet 2017

En savoir plus

Un nouveau matériau pour purifier le gaz naturel, communiqué de presse du CNRS

Comment un matériau poreux peut-il trier les gaz ?, en direct des laboratoires de l'Institut de chimie

Représentation en trois dimensions de quelques molécules, sur Sciences en ligne

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Alzheimer et l'immunité du cerveau
Dans le système immunitaire du cerveau, la microglie, des cellules DAM luttant contre la maladie d'Alzheimer ont été identifiées, nouvelles cibles pour la recherche d’une thérapie.

Qui est touché par la maladie d'Alzheimer ?

La maladie neurodégénérative d’Alzheimer est la cause la plus courante de démence, puisqu'elle serait à l’origine de près de 70% des cas. Ses premières manifestations sont les troubles de la mémoire, accompagnés de troubles des fonctions exécutives et de problèmes d'orientation aussi bien dans le temps que dans l'espace. Rare avant 65 ans, elle touche entre 2 et 4 % de la population générale dans les pays industrialisés, dont 60 % de femmes et plus de 80 % des personnes âgées de plus de 80 ans. L'espérance de vie après le diagnostic de la maladie est en moyenne de 8,5 ans, mais elle peut varier de 3 à 20 ans selon les individus.

En plus de l'âge et de certains facteurs génétiques, l'environnement semble jouer un rôle majeur dans la survenue de la maladie. Dans les pays industrialisés, le nombre de nouveaux cas de démence diminue, un phénomène lié à la meilleure prise en charge des accidents vasculaires cérébraux et au travail de prévention des maladies cardiovasculaires. Le déclin des fonctions cérébrales est lui-même mieux pris en charge. Cependant, du fait de l’allongement de l’espérance de vie, le nombre total de cas continuera probablement à augmenter dans les années à venir, ce qui pose la question du diagnostic, du traitement et de la prise en charge de la maladie.

Le cerveau, un organe fragile et unique

Le cerveau possède un système immunitaire sur mesure, séparé de celui du reste du corps. Ses cellules immunitaires, regroupées sous le nom de microglie, reconnaissent et éliminent des déchets, tels que les cellules mourantes, les débris cellulaires ou les agrégats de protéines. Dans le cas de la maladie d'Alzheimer, les cellules immunitaires ne sont plus capables de réparer correctement les dommages causés par deux phénomènes, l'accumulation d'agrégats de protéines béta-amyloïdes et la dégénérescence des protéines du cytosquelette des neurones.

La maladie d’Alzheimer étant souvent associée à une inflammation locale, une hypothèse voulait que la microglie ait une action déséquilibrée. Trop active, elle endommagerait les neurones sains, d'où l'utilisation de traitements anti-inflammatoires qui n'ont malheureusement pas été couronnés de succès. La question se pose alors des mécanismes du système immunitaire dans le cerveau et de leur état dans la maladie d'Alzheimer, d'autant plus que la mobilisation des cellules du système immunitaire peut aider à faire face à des pathologies cérébrales. Dans le cas de la maladie d'Alzheimer, les cellules de la microglie sont-elles utiles ? Inutiles ? Nuisibles ?

La régulation de l'activité de la microglie

En étudiant des souris, une équipe de chercheuses et de chercheurs s'est intéressée au fonctionnement global de la microglie. Grâce à une technologie avancée de séquençage des gènes, un « microscope génétique » qui permet de séquencer l'intégralité du matériel génétique d'une unique cellule, l'équipe a pu identifier la fonction de chacune des cellules immunitaires, y compris quand elles sont rares. Ont alors été découvertes des cellules immunitaires spécifiques de la maladie d'Alzheimer, qui ont été appelées DAM, pour Disease Associated Microglia.

La présence de ces cellules DAM est liée au fonctionnement de points de contrôle. Lorsque des protéines régulatrices, qui limitent l'activité de la microglie dans le cerveau, sont elles-mêmes limitées, alors les cellules immunitaires de la microglie sont plus actives : le cerveau parvient à acquérir le système de réparation des cellules DAM supprimant les plaques amyloïdes. Qu'elle soit d'origine génétique ou environnementale, la défaillance du processus de régulation empêche ce mécanisme de réparation d’accomplir correctement sa tâche réparatrice. Les points de contrôle de la microglie, indispensables dans un fonctionnement normal, deviennent ainsi un obstacle dans un cerveau malade. Identifier les protéines clefs de ces mécanismes de régulation peut alors offrir des cibles pour favoriser les activités de réparation du cerveau par les cellules immunitaires, ce qui constitue une nouvelle piste de recherche d'une thérapie contre la maladie.

Publié le 28 juillet 2017

En savoir plus

Alzheimer, dossier de l'INSERM

Avancées pour les maladies neurodégénératives, sur Sciences en ligne

Jeux de DAM : des cellules qui rajeunissent le cerveau, Institut Weizmann des sciences

Arthur Jeannot
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